Aishwarya Rai est issue d'une famille de la classe moyenne. Son père est officier dans la marine marchande et sa mère est professeur de français. Elle a un frère aîné, Aditya Rai. Aishwarya Rai fait des études d'architecture au Raheja Collège à Bombay et elle devient mannequin à mi-temps pour payer ses études. Puis elle commence à se consacrer entièrement au mannequinat et en fait sa profession. En 1994 elle remporte le titre de Miss Monde et elle devient l'un des mannequins les plus populaires en Inde. Elle est d'ailleurs l'image de nombreuses marques internationales dans son pays (Coca-Cola, Longines, L'Oréal).

Remarquée par l'industrie cinématographique de Madras, elle est encensée par la critique pour son rôle dans Iruvar (Mani Ratnam), en 1997. La même année, elle remporte un prix du meilleur espoir féminin pour sa prestation dans Aur Pyar Ho Gaya.

Elle est l'actrice principale du film Devdas, présenté au Festival de Cannes, en 2002 accompagnée de sa co-star Shahrukh Khan et du réalisateur Sanjay Leela Bhansali. Continuant son ascension, Aishwarya Rai a été, l'année suivante, la première actrice indienne membre du jury du Festival de Cannes. Courtisée par Hollywood, elle a signé plusieurs films avec de grands noms du cinéma tels que Michael Douglas et Meryl Streep. Aishwarya Rai a appris à parler plusieurs langues indiennes qui sont l'hindi, le tamoul, l'ourdou, le télougou et le marathi.

En 2004 elle est la première actrice indienne à avoir sa statue chez Madame Tussauds, le musée de cire de Londres.

Sa relation avec Salman Khan a durée 3 ans mais ce dernier la battait et abusait de la violence verbale.

Elle épouse le 20 avril 2007 Abhishek Bachchan, acteur de Bollywood et fils du legendaire acteur Amitabh Bachchan.