1980 yılında Ankara doğumlu olan Cansu Dere'nin Arda adlı bir erkek kardeşi vardır. İlk ve orta öğrenimini İzmir'de, liseyi de aynı şehirde Vali Vecdi Gönül Lisesi'nde tamamladı. Sonrasında İstanbul Üniversitesi Arkeoloji Bölümü'nden mezun oldu. 2000 yılında Miss Turkey Güzellik Yarışması'nda Türkiye 3. güzeli seçilmesinin ardından adını Türkiye'ye duyurdu. Ardından profesyonel mankenliğe başladı ve Hakan Yıldırım, Cengiz Abazoğlu, Ümit Ünal, Evrim Timur, Arzu Kaprol, Bahar Korçan gibi Türkiye'nin en önemli moda tasarımcılarının defilelerinde yer aldı. 2002-2003 yıllarında Paris'te çeşitli defilelere katıldı ve birçok önemli fotoğrafçıyla başarılı çalışmalar gerçekleştirdi.
Mankenlikle birlikte oyunculuğa da el atmaya karar veren Dere, Uğur Yücel'in Alacakaranlık dizisiyle oyunculuğa başladı ve sonrasında kariyerine bu işle sürdürmeye karar verdi. 2006'da Sıla dizisinde başrolde oynadı. Sonrasında Son Osmanlı Yandım Ali, Acı Aşk, Behzat Ç Seni Kalbime Gömdüm filmlerinde yer aldı. Ezel dizisindeki Eyşan rolüyle tekrar televizyon izleyicisiyle buluşan Dere, 2016'da başlayan ve 1 sezon süren Anne dizisinde Zeynep rolünde başroldeydi.