Es una actriz conocida por haber personificado a Olivia Dunham en la serie de ciencia ficción Fringe.
Inició su carrera con White Collar Blue de 2002. Luego consiguió algunos papeles en series como Young Lions, Las hijas de MacLeod y The Secret Life of Us.
En marzo de 2016, Torv interpretó el papel de Wendy Carr, una consultora del FBI, en Mindhunter de David Fincher.
Sus últimos trabajos fueron en The Pacific, Secret City Harriet, Mindhunter y The Last of Us.
