Son père Mike est professeur dans un lycée et sa mère, Sandra, est un shérif de police. Elle a trois frères et sœurs nommés Nathan, Angela et Paul. Elle est une membre active de l'Église de Jésus-Christ et en tant que Mormone, elle dit « n'accepter ses rôles que si sa foi le lui permet. » À 4 ans, Cook commence à suivre des cours de jazz et de ballet. Elle commence à devenir actrice et à suivre des cours d'art dramatique à partir de 17 ans. Elle fait un travail de serveuse dans un McDonald's et commence sa carrière en tant que figurante dans la série canadienne Goosebumps en 1997. Après cela, elle apparaît dans d'autres rôles de figuration dans des sitcoms mineures telles que In His Father 's Shoes et Elvis Meets Nixon. La même année, elle apparaît dans le film Laserhawk. En 1999, alors âgée de 21 ans, elle accède à son premier grand rôle dans le film Virgin Suicides ou elle se voit partager la scène avec Kirsten Dunst, Danny DeVito et Josh Hartnett. Un an après, elle est engagée pour jouer dans The Spiral Staircase. La même année, elle tourne la comédie Out Cold qui remporte un franc succès. L'année suivante, elle se voit proposer le rôle de Shelby, une adolescente en crise dans la série canadienne Higher Ground (Coeurs Rebelles, en France), où elle partage la vedette avec Hayden Christensen et Joe Lando. La série ne durera qu'une seule saison. Mais c'est en 2003 que la carrière d' Andrea Joy Cook décolle avec Destination Finale 2 où elle interprète le rôle de Kimberly Corman, une jeune fille qui, après avoir survécu à un accident de la route, est pourchassée par la mort. Dès lors, elle enchaîne les rôles majeurs avec la série Tru Calling où elle partage l'affiche avec Eliza Dushku. En 2005, après l'arrêt de Tru Calling, Cook est contactée pour jouer le rôle de Fiona Kennedy dans le thriller tristement célèbre Bloodsuckers. Après l'échec de Bloodsuckers, Cook est embauchée pour interpréter le rôle de Jennifer Jareau dans la série policière à succès Esprits criminels. Entre temps, Cook a joué le personnage de Hope Concini dans la série Vanished. Ses derniers grands rôles sont en 2007 dans les films I'm Reed Fish et Night Skies.
Andrea Joy Cook est mariée depuis septembre 2001 à Nathan Anderson. Ils ont un fils, Mekhai Allan Anderson, né le 13 septembre 2008.