1975'te Teksas'ın Corpus Christi kentinde Meksika kökenli bir Ella Eva ve Enrique Longoria Jr. ailesinin 4. ve en küçük kız çocuğu olarak dünyaya gelmiştir. Texas A&M University-Kingsville'de Kinesiyoloji eğitimi aldı. Üniversiteden sonra Los Angeles'a giderek oyunculuk fırsatı kovalamaya başladı. İlk rolünü 2000'de Bevery Hılls, 90210 da konuk oyuncu olarak aldı. Türk televizyonlarında da yayınlanmış olan ünlü dizi Yalan Rüzgarı'na 2001'de dahil olarak Isabella Braña rolünü 2 sezon canlandırdı. Ancak ona şöhret kapılarını açan asıl rolü, 2004'te başlayıp 2012'ye dek süren ABD dizisi Desperate Housewives'taki Gabrielle Solis rolü olmuştur. Bu dizideki rolüyle 2006 yılında En İyi Kadın Oyuncu dalında Altın Küre adaylığı kazandı. 2005'te Freddy Rodriguez ve Christian Bale ile Harsh Times, 2006'da Michael Douglas ve Kiefer Sutherland ile çektiği The Sentinel adlı filmleriyle ile ilk kez başrolde oynamıştır.
Longoria ilk evliliğini General Hospital dizisinin oyuncularından Tyler Christopher ile 2002'de yaptı, ama evliliği 2 yıl sürdü. 2006'da Fransız basketbolcu Tony Parker ile nişanlanıp 7 Temmuz 2007'de evlendi. Ancak bu evliliği de 2011'de boşanmayla sonuçlandı. 2016'da ise 1968 doğumlu Meksikalı iş adamı Jose Antonio Bastón ile dünya evine girdi. 2018'de Santiago Enrique Bastón adında bir erkek çocuğu dünyaya getirdi.
Özellikle Umutsuz Ev Kadınları yıllarında dünyanın en güzel oyuncuları arasında gösterilen Longoria, çeşitli defalar dergilerin En Seksi listelerinde üst sıralarda yer almıştır.