Лиа Кэрнс родилась 2 июня 1974 года в городе Норт-Ванкувер, провинция Британская Колумбия, Канада. Детство провела в Камлупсе. У неё есть младшая сестра Линдсей. Их мать - медик, а отец - продавец. В детстве Лиа мечтала стать профессиональной танцовщицей, но в 16 лет попала в аварию и вынуждена была оставить танцы. После этого 8 лет занималась альпинизмом, посетив 36 стран мира. В 2004 году вышла замуж за Кевина Гаврилюка.
Дебютировала в кино в 2002 году. Наиболее известна по роли в сериале «Звёздный крейсер «Галактика»», в котором снималась с 2005 по 2009 год, а также по участию в фильмах «88 минут» и «Интерстеллар».
В 2006 год была номинирована на премию «Leo Awards» в категории «Лучшая женская роль второго плана в драматическом сериале» за роль в сериале «Godiva’s».