Eva Mendes, descendiente de cubanos, desde niña residió en Miami y posteriormente se trasladó a Los Ángeles, en California. Es la hija menor de cuatro hermanos. Abandonó sus estudios de marketing a mediados de la década de los años 1990, cuando fue descubierta por un agente artístico, cuando éste vio su foto en la carpeta de un vecino admirador de su belleza.
Su primera película sería Los chicos del maíz 5: Los campos del terror de 1998, una cinta que iría a parar en los Estados Unidos directamente al mercado del vídeo. Ese mismo año apareció también en un episodio de la conocida serie Urgencias.
Un breve papel en la comedia de John Fortenberry Movida en el Roxbury también de 1998 como la madrina de la actriz Molly Shanon la ubicó en el panorama cinematográfico internacional.
Su carrera en el cine fue apuntalándose con personajes más importantes en My Brother the Pig (1998), Leyenda Urbana 2 (2000), Herida Abierta (2001), película de acción protagonizada por Denzel Washington, Training Day (2001), Hitch (2004), comedia que co-protagonizó con Will Smith, o Ghost Rider film fantástico co-protagonizado por Nicolas Cage.
Ha intervenido en los videoclips de The Strokes, The End Has No End, Aerosmith Hole in my soul y en el de Will Smith Miami.
Eva esta unida a PETA (Personas por el Trato Ético a los Animales). Posó desnuda para esta obra para concienciar a la gente de que las pieles no se deberían usar.
Eva Mendes posó para el fotógrafo Marino Parisotto para el calendario 2008 de Campari. Inspirado en cuentos de hadas, Eva aparece disfrazada de personaje de cuento.