La herencia artística vino de la mano de su madre, la cantante argentina Dina Rot. Desde muy pequeña, la rubia Cecilia se acostumbró a oirla cantar largas letanías en sefardi que le recordaban sus orígenes judios. Dina solía también contarles a sus hijos las historias del abuelo, un judio adusto nacido en Rusia y que acabó en Argentina por mera casualidad. El padre de Cecilia era mucho más práctico, aunque también más comprometido con la realidad política argentina. Suya fue la decisión de exiliarse a Madrid en el año 75, huyendo de la sinrazón de la dictadura y buscando un aire más respirable ahora que el caudillo español había muerto. La joven Cecilia tenía por entonces 17 años, estudiaba psicología, fonoudiología y teatro y estaba firmemente decidida a ser bailarina. Su hermano Ariel prefería la guitarra y apuraba las tardes en su habitación, practicando sin descanso.

El agitado panorama cultural de Madrid en los años ochenta acabaría por conquistarlos a ambos. Por eso, cuando sus padres decidieron regresar a Argentina, ellos se quedaron, convencidos de que España era el lugar para iniciar una carrera artística. Así, fatigando bares nocturnos, Cecilia conoció a un personaje que sería fundamental en su futuro: el controvertido Iván Zulueta, un cineasta atípico que en esos días planeaba una película sobre el poder de seducción del cine. Se trataba de Arrebato, un clásico moderno del cine español y la primera experiencia seria de Cecilia frente a las cámaras. Su papel de jovencita destrozada por la vida, dependiente hasta la saciedad, le abrió la puerta de nuevas producciones, llamando la atención de un joven Pedro Almodóvar, que se puso en contacto con ella para rodar Pepi Luci Bom y otras chicas del montón.

Con Almodovar llegó a rodar tres películas más (Laberinto de pasiones, Entre tinieblas y ¿Qué he hecho yo para merecer esto?), siempre en papeles secundarios. Contrariamente a lo que le había sucedido a su hermano, que triunfaba con el grupo Tequila, la carrera de Cecilia no había despegado. Para colmo había sufrido un desengaño amoroso y estaba enferma de hepatitis, por lo que tiró la toalla y regresó a Buenos Aires en el año 1985. Allí la cosa mejoró: Cecilia comenzó a trabajar para la televisión en la serie "Extraños y amantes". Después llegó "¿Dónde estás amor de mi vida que no te puedo encontrar?", la miniserie de Juan José Jusid y el filme Desde Adentro. En lo personal, tuvo un matrimonio fracasado del que se recuperó al conocer a su pareja actual, el rockero Fito Paez, en 1991.

Sin duda su gran oportunidad llega con su papel de Ana Dominicci en el filme de Adolfo Aristaráin Un lugar en el mundo, una coproducción hispano argentina donde Cecilia compartía pantalla con Federico Luppi y Juan José Sacristán. La película obtuvo un importante éxito internacional, conquistando la Concha de Oro en San Sebastián y una sonada nominación a los Oscars de Hollywood y colocando de paso a sus intérpretes en la primera línea del cine argentino. A partir de ahí Cecilia Roth trabajó con varios pesos pesados del cine argentino como Marcelo Piñeyro (Cenizas del Paraiso), Alejandro Agresti (Una noche con Sabrina Love) o de nuevo con Aristarain en Martín (Hache), actuación por la que obtuvo su primer Goya.

El regreso de Cecilia Roth a España se produjo por la puerta grande y de la mano de su viejo amigo Pedro Almodóvar, quien decidió que era la adecuada para interpretar a Manuela, madre que pierde a su hijo en la aclamada Todo sobre mi madre. La película obtuvo un abrumador éxito internacional y Cecilia Roth sonó incluso como candidata a un Oscar a la mejor actriz. No llegó a tanto, aunque el filme obtuvo la estatuilla a la mejor película extranjera y Roth el segundo Goya de su carrera. Desde entonces ha decidido tomarse un descanso, participando en proyectos pequeños y personales como Vidas Privadas, dirigida por su marido Fito Paez, o Antigua vida mía dirigida por Héctor Olivera. Pero, como siempre, sus descansos son ficticios y Cecilia Roth volverá al primer plano en breve gracias a dos esperadas adaptaciones: Afrodita de Isabel Allende, que dirigirá el argentino Pino Solanas, y La hija del caníbal de Rosa Montero.