Pertenece a una de las familias de actores de teatro más conocidas de Gran Bretaña (sus padres son los el actor Edward Fox y la actriz Joanna David y sus tíos el productor Robert Fox y el actor James Fox). Emilia Fox ha interpretado varios papeles dentro del género dramático clásico en los escenarios, en la radio y en la televisión; en este último medio actuó junto al dúo cómico compuesto por Vic Reeves y Bob Mortimer en su serie "Randall & Hopkirk (Deceased)". Recientemente también ha trabajado en las series televisivas "Helen of Troy" (en el papel de Cassandra), "Henry VIII" (en el papel de Jane Seymour) y "Gunpowder, Treason and Plot" (en el papel de lady Margaret). Roman Polanski la eligió para interpretar a Dorota en su premiada película El pianista (The Pianist), protagonizada por Adrien Brody y basada en el libro de Wladyslaw Szpilman. Desde entonces ha trabajado con Iain Glen en Prendimi l'anima (The Soul Keeper), con Edward Furlong en Tres ratones ciegos (Three Blind Mice), de Mathias Ledoux, con Bruce Greenwood y su padre, Edward Fox, en The Republic of Love, de Deepa Mehta, y con Nathan Lane y Ken Russell en Cabbages & Queens, de John Henderson.