Była aktorką teatrów i bywalczynią salonów w Weimarze (1908–1910), Chemnitz (1911–1912) i Akwizgranie (1913–1914). Od 1910 poświęciła się powieściopisarstwu i pisaniu scenariuszy filmowych. W 1914 poślubiła aktora filmowego Rudolfa Kleina-Rogge. W 1917 zamieszkała w Berlinie. Pierwszy scenariusz Die Liebe von Hette Raimond napisała dla Joego Maya. W 1918 rozpoczęła współpracę z Fritzem Langiem, dla którego w latach 1922–1933 pisała scenariusze, głównie na podstawie własnych powieści. Rozwiodła się z mężem, by poślubić Langa.

W 1927, wraz z Langiem napisała, na bazie własnej powieści, scenariusz do filmu sci-fi Metropolis prezentującego dystopijną wizję miasta przyszłości. W 2001 film został wpisany na listę UNESCO „Pamięć Świata”.

W 1929, na podstawie własnej powieści, napisała scenariusz do filmu Kobieta na Księżycu (Frau im Mond) – obraz ten po raz pierwszy w historii kina przedstawiał podróż człowieka rakietą i jest również często cytowany jako pierwszy pokazujący „odliczanie do zera” przed startem rakiety.

Pracowała również dla Carla Theodora Dreyera, Friedricha Murnaua i Arthura von Gerlacha. Sama wyreżyserowała dwa filmy: Elisabeth und der Narr i Hanneles Himmelfahrt. Oba weszły na ekrany w 1934.