Alexa Vega est née le 29 août 1988 à Miami, en Floride d'un père colombien et d'une mère Américaine. La mère d'Alexa est en réalité Caucasienne dixit Miss Vega elle-même dans une des réponses aux fans. Ses sœurs Makenzie Vega et Krizia Vega sont aussi actrices. Elle a deux demi-sœurs, Margaux Vega (25 décembre 1982) et Greylin James (22 septembre2000), ainsi qu'un demi-frère, Jet James (4 octobre 2005). Alexa vivait en Floride jusqu'à ses quatre ans, quand sa famille déménagea en Californie.Alexa fut guest star dans divers films et émissions télé, dont Urgences, Follow the Stars Home, et The Bernie Mac Show. Elle fut connue du monde entier en 2001 avec son rôle dans la trilogie Spy Kids : Carmen Cortez. Durant le tournage des trois films, c'est elle aussi qui a enregistré les deux chansons pour la bande originale des deux derniers :(Island of Dreams andGame Over). Le premier Spy Kids eut un énorme succès, ce qui engendra ses deux suites : Spy Kids 2 : Espions en Herbe (Spy Kids 2 : Island of Lost Dreams) et Spy Kids : Mission 3D (Spy Kids 3D : Game Over).
En 2003, Alexa fut couronnée comme Adolescente célèbre du moment dans Vanity Fair. En 2004, Alexa termine deux films : Pyjama Party et State's Evidence, et l'année suivante on peut l'apercevoir dans le téléfilm En Détresse ainsi que, Walkout. En juin 2006 elle finit The Beautiful Ordinary, prévu en 2007 aux États-Unis.