Ha actuado en películas como Marie Antoinette (2006), 28 Weeks Later (2007), Sunshine (2007), Knowing (2009), Get Him to the Greek (2010), X-Men: First Class (2011), The Hunter (2011), Insidious (2011), Bridesmaids (2011), Insidious: Chapter 2 (2013), Annie (2014), Spy (2015) o X-Men: Apocalypse (2016).
En 2004, Rose consiguió ser Briseida en Troya de Wolfgang Petersen, al lado de Brad Pitt, Eric Bana, Orlando Bloom y Peter O'Toole.
En 2007, protagonizó junto a Glenn Close la serie Damages, donde interpretó a Ellen Parsons, una abogada ambiciosa que se dejaba llevar por las crueles intenciones de Glenn Close hasta el final de la serie. Por su papel, estuvo nominada al Globo de Oro a la mejor actriz de reparto en una serie.
Es amiga de las actrices Krew Boylan y Nadia Townsend, a quienes conoce desde que tenían ocho años.
También es amiga de las actrices Glenn Close, Abbie Cornish y Pia Miranda.
Byrne fue dama de honor en la boda de Krew en 2012. Desde el 2012 tiene una relación con el actor Bobby Cannavale, con quien tuvo a Rocco Robin (2016) y a Rafa (2017).
que bonita y elegante que es 
