Alexa Davalos, née le 28 mai 1982 à Paris, est une actrice franco-américaine. Elle est la fille du photographe Jeff Dunas et de l'actrice Elyssa Davalos, et la petite-fille de l'acteur Richard Davalos qui joua aux côtés de James Dean dans À l'est d'Éden.

Alexa Davalos a passé une grande partie de son enfance dans le sud de la France, mais aussi en Italie aux côtés de ses parents. Elle commence alors sa carrière dans le mannequinat mais préfère se tourner vers le monde du cinéma.

Elle débute en tant qu'actrice en faisant une petite apparition dans la série intitulée Les Années campus. Puis, elle se fait connaître du grand public grâce à son interprétation dans Angel, dans le rôle de la sexy, mais surtout électrique Gwen Raiden… Elle y fera trois apparitions. En 2002, elle tourne dans le court-métrage The Ghost of F. Scott Fitzgerald dans le rôle de Bess Gunther et tourne l'année suivante aux côtés d'Antonio Banderas dans le téléfilm Pancho Villa.

Après plusieurs rôles de série TV, elle se fait connaître au cinéma en interprétant le personnage de Kyra dans Les Chroniques de Riddick avec Vin Diesel comme partenaire. En 2007, elle tourne sous la direction de Frank Darabont (La Ligne Verte) dans The Mist, adaptation de la nouvelle Brume de Stephen King, aux côtés notamment de Thomas Jane, Marcia Gay Harden et Laurie Holden. En 2008, elle interprète Lilka, une réfugiée juive, dans Les Insurgés, avec Daniel Craig.

En 2010, elle est engagée aux côtés de Sam Worthington et Liam Neeson pour jouer le personnage d'Andromède dans Le Choc des titans de Louis Leterrier.

En 2013, elle retrouve le réalisateur Frank Darabont avec la série L.A. Noir.