Hun var barnebarn af den berømte arkitekt Frank Lloyd Wright. Hun studerede på fine privatskoler og allerede som 11-årig begyndte hun at studere hos den russiske skuespiller Maria Ouspenskaya, der drev den berømte teaterskole School of Dramatic Art i New York. Baxter debuterede på Broadway som 13-årig i Seen But Not Heard. Hun gjorde filmdebut i 1940. Baxter vandt en Oscar for bedste kvindelige birolle i 1946 for for hendes præstation i Knivens æg. I 1950 blev hun nomineret til en Oscar for bedste kvindelige hovedrolle for sin rolle som den unge ambitiøse, kalkulerende og karrierehungrende skuespillerinde Eva i Alt om Eva. I 1961 vendte hun pludseligt Hollywood ryggen, da hun i sit andet ægteskab med Randolph Galt bosatte sig på en gård i et af Australiens mest isolerede og primitive områder. Parret skiltes i 1969 og fortalte om hendes erindringer med dette liv i hendes bog Intermission: A True Story, som fik ros fra litteraturkritikere. I 1971 havde hun stor succes på Broadway i skuespillet Applaus, der byggede på hendes succesfilm, Alt om Eva. I 1980'erne spillede hun rollen som hotelejer i den populære tv-serie The Hotel.