Dakota Fanning nació el 23 de febrero de 1994 en Georgia, estados Unidos. Su abuelo materno, Rick Arrington, fue un jugador de fútbol americano, y su tía, Jill Arrington, fue reportera de ESPN. Dakota es la hermana mayor de Elle Fanning, también actriz.
En 1996, cuando Dakota Fanning tenía tan solo dos años, su madre se dio cuenta de que ya había aprendido a leer y escribir así que en vez de apuntarla a un jardín de infancia la apuntó a un taller de actuación. Comenzó su carrera en el mundo del espectáculo realizando anuncios publicitarios. Cuando llegó al taller de teatro, recomendaron a su padre que se pusieran en manos de un agente que pudiese lanzar su talento interpretativo hacia adelante. En el año 1999, con solo cinco años, apareció en un comercial de televisión de Tide Detergent, abriendo las puertas de su carrera. En el mismo año obtuvo su primer trabajo importante como actriz invitada en la serie 'Emergencias'.
Más tarde empezó a parecer en 'CS', 'The practice' en 2000, 'Spin City', Ally McBeal, o 'Malcolm' en 2001. También apareció en 'The Ellen Show' (2001) interpretando a Ellen DeGeneres de pequeña y realizó un cameo en la última temporada de 'Friends' en 2004. Hizo 'Father Xmas' y apareció en el largometraje 'Tomcats'.
En 2001 hizo su debut protagonista en el cine al ser elegida para interpretar a Lucy en 'Yo soy Sam'. Gracias a esta película se convirtió en la actriz más joven de la historia en ser nominada para un Premio del Sindicato de Actores, teniendo siete años en ese momento.
En 2002, Steven Spielberg la contrató para interpretar a Allie Keys en la miniserie de ciencia ficción 'Taken'. ese mismo año apareció en 'Trapped' y más tarde en 'Sweet Home Alabama' y 'Hansel y Gratel'. Y también interpretó a Sally en 'El gato y su sombrero mágico'. Además, Fanning hizo la voz en off para cuatro proyectos de animación durante este período, incluyendo el doblaje al inglés de la voz de Satsuki de 'Mi vecino Totoro', la voz de una niña en la serie de Fox, 'Padre de familia' y la mujer maravilla joven en un episodio de 'la Liga de la Justicia' de Cartoon Network.
En 2004 apareció en la película Man on Fire, un año más tarde apareció en 'Hide and seek' y ese mismo año dobló a Lilo en 'Lilo & Stich 2'. también consiguió un pequeño papel en 'Nueve vidas' en la que comparte una escena con Glenn Close. Ha grabado la película animada 'Coraline' y estrenó el filme 'Dreamer'. Luego Dakota co-protagonizó 'La guerra de los mundos' junto a Tom Cruise y Justin Chatwin. En 2006 salió a la luz 'la telaraña de Charlotte', donde además participó su hermana. Además, hizo 'Hounddog'. A la edad de doce años, fue invitada a unirse a la Academia de las Artes y las Ciencias Cinematográficas de Hollywood, convirtiéndose en el miembro más joven de la historia de la Academia.
'Fragments' se estrenó en 2007 y en 2008 hizo 'La vida secreta de las abejas'. En marzo de 2008, estaba previsto que Dakota y su hermana Elle protagonizarían 'My Sister's Keeper', pero la oportunidad se terminó cuando Dakota se enteró de que tendría que afeitarse la cabeza. En 2009 se incorporó a la saga 'Crepúsculo' y volvió a trabajar con Kristen Stewart en 'The Runaways'. En 2011 rodó 'The Motel Life'. Una de sus últimas películas fue 'Ahora y siempre'. Más tarde rodó 'Night moves' y 'la última aventura de Robin Hood', ha puesto voz a la película de animación 'Yellowbird', estrenó en 2015 'Effie'.
Ha trabajado por los derechos de los niños y forma parte de los Jóvenes Embajadores en la organización mundial Save the Children. Poco se sabe de su vida personal salvo que mantuvo una relación con Cameron Bright y Jamie Strachan.