Naomi Watts obtuvo una nominación a los Oscars® en la categoría de Mejor Actriz por su papel en el filme del director Alejandro González Iñarritu, 21 gramos, en el que actuaba al lado de Sean Penn y Benicio Del Toro. Su interpretación también le reportó el Premio de Mejor Actriz de la Asociación de Críticos de Cine de Los Angeles, de la Asociación de Críticos de Cine del Sudeste, de los Críticos de Cine del Área de Washington y de los de San Diego, además de proporcionarle nominaciones como Mejor Actriz en los SAG Awards, los BAFTAS, los Premios Broadcast Film Critics y los Golden Satellites. En la presentación de la cinta en la edición de 2003 del Festival Internacional de Cine de Venecia, Watts obtuvo el Premio del Público (León del Público) a la Mejor Actriz y también resultó premiada en el Festival de Cine de Palm Springs.

Watts recibió numerosos elogios por su trabajo en el controvertido drama de David Lynch, Mulholland Drive, la cual se presentó en la edición de 2001 del Festival Internacional de Cine de Cannes, recibiendo varios premios en la categoría de Mejor Actriz de numerosas asociaciones de críticos, incluyendo la Asociación Nacional de Críticos de Cine. Además, fue elegida Estrella Femenina del Mañana en el ShoWest en 2002, y obtuvo el Premio a la Interpretación Más Destacada en el Festival de Cine de Hollywood.

Watts interviene en la nueva versión que el director Peter Jackson ha hecho de King Kong, dando la réplica a Adrien Brody y Jack Black. Muy pronto va a empezar la producción del filme de John Curran, The Painted Veil, en el que actúa dando la réplica a Edward Norton.

En 2004, Watts ha intervenido en las películas Ya no somos dos, dando la réplica a Laura Dern, Peter Krause y Mark Ruffalo - en la que también ejerce labores como productora; The Assassination of Richard Nixon, dando la réplica a Sean Penn y Don Cheadle; y en el largometraje de David O. Russell, Extrañas coincidencias, junto a Jude Law y Dustin Hoffman. A comienzos de ese mismo año, protagonizó The Ring 2 (La señal 2), la secuela del exitazo de 2001 dirigido por Gore Verbinski, The Ring (La señal), en la que también intervino. Además, Watts protagonizó y fue productora de la película independiente Ellie Parker, la cual se presentó en el Festival de Cine de Sundance de ese año.

En 2003, Watts protagonizó la producción de Merchant-Ivory Le Divorce, en la que formaba parte de un reparto coral que también integraban Kate Hudson, Glenn Close y Stockard Channing; y el éxito de taquilla de Gore Verbinski, The Ring (La señal). Entre sus restantes trabajos en el cine se pueden destacar Undertaking Betty y Ned Kelly.

Nacida en Inglaterra, Watts se fue a vivir a los catorce años a Australia y empezó a estudiar interpretación. Flirting, del director John Duigan, fue su primer trabajo importante en el cine. Watts produjo y protagonizó el cortometraje Ellie Parker, que se presentó a competición en el Festival de Cine de Sundance de 2001 y que le reportó el Premio a la Mejor Actriz en un Cortometraje en el Method Fest.

En la pequeña pantalla, Watts ha protagonizado la película para la televisión por cable The Outsider, bajo la dirección de Randa Haines. Entre sus restantes trabajos en la pequeña pantalla se pueden destacar el drama de la BBC, The Wyvern Mystery, dando la réplica a Derek Jacobi; el telefilme de la NBC, The Hunt for the Unicorn Killer; la película de la HBO, La sombra del intruso, Timepiece, protagonizada por James Earl Jones; y la miniserie australiana Brides of Christ.