Nata da Thomas H. Cook (un assistente sociale e comico dilettante) e da JoAnn "Jo-Jo" Gianelli (cuoca di origine italo-americana), Rachael studiò alla Laurel Springs School di Minneapolis, ed in seguito alla Minneapolis South High School. All'età di 10 anni iniziò a lavorare come modella per fotoromanzi, e comparendo in annunci pubblicitari nelle riviste della Target Corporation di Minneapolis. La marca più importante pubblicizzata in questo periodo fu la nota marca di biscotti per cani Milk-Bone.

All'età di 14 anni Rachael iniziò a studiare recitazione, e la sua agenzia per modelle la inviò a comparire in una breve pellicola dal titolo 26 Summer Street nel 1996. Divenne famosa al pubblico americano come testimonial della campagna pubblicitaria contro il fumo patrocinata dalla Partnership for a Drug-Free America del 1998 dal titolo This is Your Brain on Drugs. Il successo della campagna segnò il suo lancio nel cinema nella pellicola del 1995 Il club delle baby sitter nel ruolo di una baby-sitter tredicenne e basato sulla serie di romanzi di Ann Matthews Martin.

I suoi due ruoli significativi furono nella pellicola già citata del 1999 Kiss me e nel film del 2001 Josie and the Pussycats. Successivamente la Cook è apparsa in diverse pellicole indipendenti e nella miniserie televisiva Into the West della Dreamworks di Steven Spielberg.

Nel 2000 è comparsa come modella per la copertina della rivista per uomini FHM, per il numero di marzo/aprile. Nel 2002 è stata quotata al 26º posto nella classifica delle 102 donne più sexy del mondo dal magazine per uomini Stuff.

La Cook ha anche dato la sua voce al personaggio di Tifa Lockhart per i videogiochi Action RPG Kingdom Hearts II, Dirge of Cerberus: Final Fantasy VII, Crisis Core: Final Fantasy VII e Dissidia 012 Final Fantasy, così come per la pellicola in computer grafica Final Fantasy VII: Advent Children, uscito in Giappone nel 2005 e in Europa nel 2006.

Nel 2011 ha prestato la sua voce al personaggio di Jaesa Willsamm nel MMORPG sviluppato da Bioware, Star Wars: The Old Republic.

Nel 2002 è comparsa nel videoclip del gruppo New Found Glory per il singolo Dressed to Kill. Nel 2008 ha partecipato ad un episodio della quarta stagione di Ghost Whisperer.