Summer Glau est l'aînée d'une famille de trois filles. Son père est entrepreneur et sa mère institutrice. Elle a suivi un entraînement très strict dedanseuse classique en vue d'une carrière professionnelle, jusqu'à ce qu'une sérieuse blessure à la cheville ne la force à réorienter sa carrière[1].
En2002, Summer Glau apparait pour la première fois à l'écran dans lasérie télévisée conçue parJoss Whedon,Angel. Elle y joue le rôle d'unedanseuse étoile dans l'épisode de la3e saison intituléLes Coulisses de l'éternité. La même année, Whedon la choisit pour incarner River Tam dans sa nouvelle série,Firefly. Celle-ci fut annulée prématurément par son diffuseur, laFox, mais allait devenir une série culte[2].
La jeune comédienne continue à apprendre son métier en participant aux séries policièresCold Case etLes Experts, et en participant à des téléfilms et films très mineurs, commePyjama Party sorti en 2004.L'année suivante, elle reprend son rôle de River Tam au cinéma, dans le film destiné à conclureFirefly :Serenity. Le long-métrage est acclamé par la critique américaine, mais déçoit commercialement.
L'actrice décroche alors des rôles récurrents : entre2005 et2007, elle apparait ainsi dans 7 épisodes du drame militaireThe Unit : Commando d'élite, puis dans 8 épisodes de la série de science-fictionLes 4400.
Les années2008-2010 lui permettent de confirmer son statut de jeune icône de la science-fiction : elle revient sur la chaîneFox pour prêter ses traits au cyborgCameron durant les deux saisons deTerminator : Les Chroniques de Sarah Connor, puis en apparaissant dans 4 épisodes de la seconde et dernière saison deDollhouse, autre série conçue par Joss Whedon. Entre-temps, elle joue son propre rôle en tant quevedette invitée dans l'épisode 17 de lasaison 2 de la sérieThe Big Bang Theory, et conclut l'année 2010 en faisant une apparition « robotique » dans l'épisode 8 de lasaison 4 de la série d'actionChuck.
En2011, elle incarne Orwell, un des personnages principaux de l'éphémère série fantastiqueThe Cape, sur NBC. Et retourne au cinéma le temps de lacomédie horrifiqueKnights of Badassdom, qui voit néanmoins sa sortie reportée à plusieurs reprises.
En2013, Summer Glau interprète un des rôles principaux dans lecourt métrageInside The Box, une coproduction américano-espagnole traitant du thème duSIDA. Toujours en2013, mais à la télévision, elle apparaît dans la série téléviséeparodiqueNTSF:SD:SUV::[3] avant de rejoindre l'équipe de la série fantastiqueArrow pour y incarner le rôle récurrent d'Isabel Rochev dans lasaison 2[4].
En2014, elle passe à un registre plus adulte en tenant le premier rôle féminin de la série thrillerSequestered, diffusée en exclusivité sur la plateforme de vidéo à la demande Crackle.
En2016, elle retrouve deux de ses camarades deFirefly, pour la première fois en dix ans : d'abord à l'occasion d'un épisode de la huitième et dernière saison deCastle, où elle donne la réplique àNathan Fillion ; puis en apparaissant dans quelques épisodes de la satireCon-Man, web-série écrite, produite, réalisée et jouée parAlan Tudyk.
En2019, elle rejoint le casting de la série américaineWu Assassins, sortie directement surNetflix au mois d'août. Elle joue le rôle de Miss Jones, une femme fatale aux pouvoirs surnaturels capable de manipuler l'eau. Elle y côtoie plusieurs stars des arts martiaux -Iko Uwais,Byron Mann etMark Dacascos - pour les deux derniers épisodes de la saison.