Comenzó a estudiar interpretación en el New England College y posteriormente en la Universidad de Boston. Empezó a trabajar como modelo profesional y se introdujo en el mundo de la actuación, apareciendo en series televisivas de éxito en los años ochenta.

Su debut en la gran pantalla se produjo en 1982 cuando interpretó en "Tootsie" a una enfermera y tuvo la oportunidad de trabajar al lado de actores consagrados como Jessica Lange y Dustin Hoffman. Tras pasar una temporada haciendo televisión vuelve al cine con "Transilvania 6.500" donde conoce al que se convertiría en su marido, Jeff Goldblum. Volvieron a trabajar juntos en "La mosca" (1986) un largometraje dirigido por David Cronenberg.

Solo dos años después daría vida a Murriel en "El turista accidental" y este trabajo le supuso el reconocimiento por parte de la Academia que le concedió un Oscar como mejor actriz secundaria. Pero, sin duda, el reconocimiento tanto a nivel nacioana como internacional le llegará con la road movie "Thelma y Louise" (1991), una magnífica película dirigida por Ridley Scott. Este largometraje le valió una nominación al Oscar y la hizo convertirse en bandera de los movimientos feministas.

Tras haberse divorciado de Jeff Goldblum vuelve a contraer matrimonio en 1993, esta vez con el realizador finlandés Renny Harlin. A las órdenes de su nuevo marido trabajó en la película de aventuras "La aventura de las cabezas cortadas" y en el largometraje de acción de aventuras "La isla de las cabezas cortadas" y en la película de acción "Memoria letal".

En 1997 se disuelve su unión con el finlandés y Geena Davis crea su propia productora. Esta mujer, de una altura cercana al metro ochenta, es una de las actrices más interesantes del panorama de cine actual no sólo por su actividad profesional sino también por su aficiones: En 1999 estuvo a punto de formar parte del equipo olímpico de tiro con arco de los Estados Unidos pero no superó las pruebas para formar parte de la selección que acudiría a las Olimpiadas de Sidney del año 2000.