Сирша Ронан родилась в Нью-Йорке в семье актёров — Пола и Моники Ронанов. Второе имя — Уна — было дано ей в честь её бабушки по отцовской линии. В дошкольном возрасте снималась вместе с отцом в таких фильмах, как «Собственность дьявола», «Охота на Веронику».

Дебютной ролью в большом кино стала роль в драме Джо Райта «Искупление» (2007), где Сирша сыграла девочку-подростка, будущую писательницу. За эту роль Сирша была номинирована на премию «Оскар» как лучшая актриса второго плана; также в её «багаже» есть такие награды, как «Золотой глобус» и BAFTA. В то же время она исполнила роли в кинокомедии «Я никогда не буду твоей» (2007) и фантастическом фильме «Город Эмбер: Побег» (2008).

В 2009 году Ронан сыграла главную роль в кинокартине Питера Джексона «Милые кости» — экранизации одноимённого романа писательницы Элис Сиболд. Героиня фильма, 14-летняя девочка Сюзи Сэлмон, стала жертвой маньяка, который заманил её в укромное место и жестоко убил, спрятав затем труп в сейфе. После смерти Сюзи наблюдает за судьбами близких из своего личного параллельного мира, промежуточного между миром живых и раем, куда её душе ещё только предстоит попасть.

В 2011 году Сирша сыграла главную роль в боевике Джо Райта «Ханна. Совершенное оружие». В 2013 году Сирша исполнила главную роль Мелани Страйдер/Странницы (Анни) в экранизации одноименного романа Стефани Майер «Гостья». В том же году Сирша снялась в фильме Кевина Макдональда «Как я теперь люблю». В 2014 году сыграла роль Агаты в фильме Уэса Андерсона «Отель „Гранд Будапешт“», который получил гран-при Берлинского кинофестиваля.

Пробовалась на роль Полумны Лавгуд в фильме «Гарри Поттер и Орден Феникса». Также пробовалась на роли Китнисс Эвердин в фильме «Голодные игры» и Белоснежки в фильме «Белоснежка и охотник». Рассматривалась на роль Хизер в фильме «Сайлент Хилл 2», Илы в фильме «Ной» и Алой Ведьмы в фильме «Мстители: Эра Альтрона». Отказалась от ролей Тауриэли в фильме «Хоббит: Пустошь Смауга» Питера Джексона и Кити Щербацкой в фильме «Анна Каренина» Джо Райта из-за участия в других проектах.

Живёт в ирландском графстве Карлоу.