Ребекка родилась в Беркли, Калифорния. Мать актрисы Элизабет Кёйзенга и отец Яп Ромейн имеют нидерландские корни. В школе все называли её «весёлой гигантской блондинкой»: уже тогда она была ростом почти 180 сантиметров.
В Калифорнийском университете Ромейн занималась вокалом; тогда ей и поступило первое предложение в модельном бизнесе. Ради этой работы Ромейн переехала в Париж больше чем на два года. Среди множества фотосессий наиболее известными считаются её съёмки для американского издания Sports Illustrated; кроме того, Ребекка являлась лицом модного дома Victoria’s Secret. Она также появлялась на обложках самых известных журналов моды, включая Vogue, Harper's Bazaar и ELLE.
Впервые Ребекка Ромейн появилась на экране на телевидении: в 1998 году на MTV она вела программу MTV’s House of Style, а также снялась в эпизодах нескольких телевизионных сериалов (в том числе в сериале «Друзья»). Затем она появилась в эпизодической роли бородатой женщины в фильме «Грязная работа»[англ.], а также снялась в роли самой себя в фильме «Остин Пауэрс: Шпион, который меня соблазнил».
В 2000 году Ромейн сыграла роль мутанта Мистик в фильме Брайана Сингера «Люди Икс», эта роль принесла ей известность. Ромейн исполнила эту роль ещё дважды: в успешном сиквеле «Люди Икс 2» и завершающем трилогию фильме «Люди Икс: Последняя битва», вышедшем в прокат в 2006 году. В 2002 году режиссёр Брайан Де Пальма пригласил актрису на главную роль в свой фильм «Роковая женщина». Игра Ромейн в двойной роли Лоры и Лили в этом детективе была отмечена многими критиками.
Среди прочих ролей у Ромейн было несколько довольно заметных проектов, в том числе фильмы «Другой», «Каратель», «Алиби» и другие. В 2006 году актриса играла главную роль в сериале «Пеппер Денис», а в 2013—2018 годах снималась в сериале «Библиотекари».
Личная жизнь
Ромейн была замужем за актёром Джоном Стэймосом; они развелись в марте 2005 года.
В июле 2007 года она стала женой американского комедийного актёра Джерри О’Коннелла. В июле 2008 года они объявили, что ждут двойню. Девочки, которых назвали Долли Ребекка Роуз и Чарли Тамара Тьюлип, появились на свет 28 декабря 2008 года.