Margarita Carmen Dolores Cansino nació en Brooklyn, Nueva York, en el seno de una familia de bailarines. Su padre Eduardo era español. Un sevillano que había emigrado de España en el año 1913 buscando nuevas posibilidades. Era bailarín, al igual que su padre antes que él. Pocos años después de llegar a los Estados Unidos conoció a Volga Hayworth y se casó con ella. Dos años después nació la pequeña Margarita. La familia se completó con sus hermanos Vernon y Eduardo.

La pequeña Rita siguió los pasos de sus padres y aprendió el arte de la danza y el baile. Cuando tan sólo contaba con 8 años hizo su primera aparición -junto a su familia- ante las cámaras en una película titulada La fiesta (1926). Aunque ni siquiera aparecía en los títulos de crédito, ya que era todavía muy pequeña.

Años después un ejecutivo de la Fox la vió bailar y quedó tan impresionado que le ofreció un contrato. Corría el año 1934, y Rita contaba con 16 años. Este encuentro dio pie a su segundo debut en la película Crazy Diablo (1934). A partir de entonces la joven Rita continuó interpretando pequeños papeles en varias películas figurando siempre en los créditos como Rita Cansino. Fue en la película Sólo los ángeles tienen alas (1939), cuando cambió su apellido por el de Hayworth, el de su madre.

Sin embargo, fue en las películas Pelirroja (1941) y Sangre y Arena (1941) -grabada esta última en Technicolor- las que la empezaron a hacer famosa. Empezaba a vislumbrarse la Gilda que llegaría años después. Y sobre todo ese año rodó junto a Fred Astaire una de sus películas preferidas, Desde aquel beso (1941). Rita baila mucho durante la película, algo que sabía hacer muy bien gracias a sus padres.

En 1946 interpretó su papel más famoso, Gilda. Canciones como la de Amado mío o Put the Blame on Mame y la famosa bofetada de Glenn Ford se encuentran entre las escenas más míticas de Hollywood. Gilda fue un gran éxito comercial y la popularidad de Rita fue muy grande. En los años que siguieron a Gilda rodó algunas películas de importancia como La dama de Shanghai (1948) o Salomé (1953). En los años 60 su carrera había terminado. Siguió grabando películas en Europa, aunque cada vez con menos frecuencia.

Su vida artística estuvo llena de glamour, sin embargo, su vida personal fue un fracaso. Su carácter era anímicamente muy débil. Se casó en cinco ocasiones y se divorció otras tantas. Tuvo dos hijas —Rebeca y Yasmin— de sus matrimonios con Orson Welles y con el Príncipe Aly Khan. Gilda fue el gran éxito de su vida pero probablemente también su destino.

Padeció la enfermedad de Alzheimer durante los últimos años de su vida. A principios de los años 80 ya no podía valerse por sí misma. Finalmente, murió en 1987 en el Nueva York que la vio nacer, a la edad de 68 años.