Elle a débuté le tennis dès l'âge de six ans entraînée par son père, Walter, médecin de profession qui a interrompu son activité pour se consacrer à temps plein à la carrière de sa fille. Huit titres en simple depuis janvier 2006 (onze fois finaliste, la dernière fois à Carlsbad en juillet 2012) dont un titre en Grand Chelem, Wimbledon en 2013 et cela sans perdre le moindre de set. En 47 Majeurs disputés (record), elle remporte ce titre prestigieux après avoir battu l'Allemande Sabine Lisicki . Elle est la troisième joueuse française à gagner Wimbledon après Amélie Mauresmo et Suzanne Lenglen . Elle avait déjà atteint la finale à Wimbledon en 2007 après avoir battue en demi-finale la n°1 mondiale Justine Henin ; elle a ensuite été battue par Venus Williams ). Demi-finaliste à Roland Garros en 2011 (éliminée par Francesca Schiavone ) et quart de finaliste à l'Open d'Australie en 2009, à Wimbledon en 2011 et à l'US Open en 2012. Elle figure parmi les 20 meilleures joueuses mondiales depuis 2006 avec 3 titres sur le circuit cette année-là (Auckland, Québec et Tokyo). En mars 2009, elle s'est imposée pour la quatrième fois de sa carrière au tournoi de Monterrey après avoir battu la Chinoise Li Na. Elle signe un 5eme succès en juillet 2009 à Stanford en battant la numéro 3 mondiale, Venus Williams en finale. A Eastbourne en juin 2011, elle remporte le 6eme succès de sa carrière, le premier sur gazon, puis remporte le tournoi d'Osaka. Son meilleur classement a été une 8eme place mondiale en juin 2011. Elle avait réintégré le top 10 mondial en mars 2011 après sa finale perdue à Indian Wells contre Caroline Wozniacki . Trois victoires en double. En 2000, elle remporta l'Orange Bowl cadettes en battant en finale Svetlana Kuznetsova . Victorieuse de l'US Open chez les juniors en 2001. Elle est la particularité de frapper à deux mains des deux côtés. Six semaines après sa victoire à Wimbledon, elle créé la surprise en annonçant qu'elle met fin à sa carrière après sa défaite face à la Roumaine Simona Halep (3-6, 6-4, 6-1) au 2eme tour du tournoi de Cincinnati. 490 victoires en treize années sur le circuit pour 298 défaites.

Après une hospitalisation de quatre mois pour un virus inconnu, elle a bouclé le marathon de New York en novembre 2016 en 5h40.