Евгения Брик родилась 3 сентября 1981 года в Москве. Ее отец был кандидатом физико-математических наук, но всегда проявлял живой интерес к искусству и творческой деятельности. Мать Жени посвятила себя семье, занимаясь только домашними делами, но с детства мечтала об актерской карьере или работе, тесно связанной с театром. Актриса призналась в одном из интервью, что ее выбор профессионального пути был во многом обусловлен поддержкой и одобрением родителей. С ранних лет Женя занималась в специальной школе с углубленным изучением английского языка. Позднее она поступила в знаменитую на всю столицу школу №232, прикрепленную к Высшему театральному училищу имени М. С. Щепкина. Ее выпускниками в разные годы были Валерий Тодоровский (будущий муж Брик) и крупный бизнесмен Роман Абрамович. Одновременно Евгения училась в музыкальной школе имени Мстислава Ростраповича, где посещала занятия по классу фортепиано. Вместе с ней музыкальное образование получала ее родная сестра Лера, позднее поступившая в Российскую академию музыки имени Гнесиных.
Вносить свою лепту в семейный доход Брик начала уже с пятилетнего возраста. Она подрабатывала манекенщицей в Доме моделей на Кузнецком Мосту. Фотографии маленькой Жени публиковались в популярном журнале мод, а все пошитые под ее размер наряды после съемки девочка забирала с собой. Так продолжалось до тринадцати лет. Сниматься в массовках она тоже начала с детства. Одним из самых ранних проектов Евгении стал мелодраматический триллер Фреда Скеписи «Русский отдел». Съемки проходили на Красной площади, а главные роли исполнили Шон Коннери и Мишель Пфайффер. Лента удостоилась номинации на почетные премии «Золотой глобус» и «Золотой медведь».
Сама актриса назвала своим первым по-настоящему серьезным проектом драму Валерия Ахадова «Подмосковная элегия», вышедшую на экраны в 2002 году. Брик сыграла Лялю, внучку народного артиста Советского Союза Сергея Черкасского. Образ деда воплотил знаменитый Михаил Ульянов. Параллельно с работой на съемочной площадке Евгения училась в Государственном институте театрального искусства, который с успехом окончила в 2004 году. Мастерской, где числилась Брик, руководил Александр Збруев. Среди ярких киноработ актрисы особого упоминания заслуживает приключенческий фильм Марины Мигуновой «Граф Монтенегро», вышедший на экраны в 2006 году. Главные роли исполнили Александр Домогаров, Алексей Чадов и Виктор Бычков. Осенью следующего года Валерий Тодоровский пригласил Евгению на роль Таи в драму «Тиски». Коллегами девушки по съемочной площадке выступили Максим Матвеев, Федор Бондарчук и Алексей Серебряков. В 2008 году Евгения снова появилась в картине мужа: она сыграла строгую комсомолку Катю в музыкальной драме «Стиляги». В 2013-м на экраны вышла экранизация «Географ глобус пропил» режиссера Александра Велединского, где Брик предстала в образе Киры.