Hija de un bailarín español de ascendencia sefardita, Eduardo Cansino, y de Volga Haworth, de origen irlandés y artista del Ziegfeld Folies. Realizó sus estudios primarios en la escuela pública de Jackson Heights (Long Island). Desde muy pequeña empezó a trabajar en la compañía familiar "The Dancing Cnasino"; después su padre montaría una academia de baile en Hollywood a la vez que trabajaba como coreógrafo en la Fox.

Margarita Cansino llamó la atención de un productor de la Fox y debutó en pantalla en 1935 aunque no obtuvo papeles importantes hasta que se casó con el multimillonario E. Judson. Hasta 1937 (año en que la contrató Columbia) apareció en títulos de crédito como Rita Cansino adoptando el apellido Hayworth (deformación del apellido de su madre) a partir de la película Criminals of the air.

En 1939 interpretó el papel secundario de Sólo los ángeles tienen alas y con esta película empezó a alcanzar popularidad, aunque la fama definitiva se la daría Gilda (su fama fue tal que su imagen apareció sobre la bomba atómica que fue lanzada sobre Hiroshima).

La suya fue una carrera cinematográfica prolífica, hizo 59 películas, compartiendo protagonismo con actores masculinos de la talla de Glenn Ford, Gene Kelly o Fred Astaire.

En 1972 abandonó el cine y poco después empezó a sufrir Altzheimer, enfermedad que acabó con su vida tras haber sufrido depresiones y crisis de alcoholismo.

Tuvo una vida sentimental muy agitada, de hecho se casó cinco veces con Edward Judson (1947-43), Orson Welles (1943-47) con quien trabajó en La dama de Shangai película de gran éxito; Príncipe Ali Khan (1949-1953) con el que tuvo a su hija Yasmine; Dick Haynes (1953-55) y James Hill (1958-61).

Barbara Leaming dijo de ella: "Rita era una belleza natural, que no necesitaba peinarse o maquillarse para despertar la admiración". Sobrenombre: La bomba erótica.