Cobie Smulders lahir pada tanggal 3 April 1982 di Vancouver, British Columbia. Ia berasal dari keturunan Belanda dan Inggris. Sejak kecil, Cobie bercita-cita menjadi dokter atau ahli biologi laut. Baru saat masa sekolah menengah, ia mulai tertarik berakting dengan tampil di berbagai pertunjukan sekolah. Kehidupan remaja Cobie juga diwarnai karier modeling, yang membawanya keliling dunia ke negara-negara seperti Prancis, Jepang, Italia, Yunani, dan Jerman.

Walaupun karier modeling-nya menanjak, Cobie tetap bersekolah dan lulus dari sekolah menengah pada tahun 2000 dengan predikat honors. Setelah itu, ia melanjutkan karier sebagai model internasional, sambil mencari peluang berakting di bidang film dan televisi. Kemampuan alami Cobie lalu menarik perhatian sutradara dan produser, yang membawanya mendapatkan peran-peran kecil di berbagai serial TV seperti Special Unit 2 dan Jeremiah.

Puncak kariernya datang saat mendapatkan peran utama sebagai Juliet Drail di serial Veritas: The Quest tahun 2003, yang menjadi peran pertamanya di televisi. Peran ini membawa Cobie masuk ke dunia hiburan yang lebih besar dan membuka jalan untuk proyek-proyek berikutnya yang lebih menonjol.