Самыми выдающимися для Морены стали роль Инары в сериале «Светлячок» и роль Адрии в сериале «Звездные врата ЗВ-1».
Морена родилась в Рио-де-Жанейро, но в семь лет переехала в США, в Нью-Йорк, район Гринвич-Виллидж, где девочка поступила в общественную школу №41, а позже перешла в Нью-Йоркскую городскую школу-лабораторию для совместного обучения. Там Морена училась вместе с Клэр Дэйнс. После окончания школы она поступила в Высшую школу музыки и художественных искусств имени Фиорелло Г. Ла Гардии, после чего поступила в театральный колледж Джуллиард, где принимала участие в съёмках любительского студенческого сериала. Озвучивала одного из героев в сериале «Царь горы» (Justice League Unlimited, 2001). В одном классе с ней учились Уэс Бентли и Гленн Ховертон.
Баккарин сыграла свою первую кинороль во всемирно известной импровизированной комедии "Парфюм" (2001). Затем последовала главная роль в фильме "Покидая Бродвей" (2001), ставшим хитом многих фестивалей.
Незадолго до переезда в Лос-Анджелес Баккарин выступила в роли дублера Натали Портман в "Центральном парке" производства The Seagull. Научно-фантастическая драма "Светлячок" была первым появлением Баккарин на телевидении, а впоследствии она повторила свой успех на этом поприще, сыграв в 2005 г. в фильме "Спокойствие".
В феврале 2005 г. Баккарин озвучивала Черную Канарейку в мультсериале "Лига Правосудия Анлимитед". В 2006 она была приглашена на съемки в одной из главных ролей в двух сериях телесериала «O.C – Одинокие сердца». Mорена также снялась в так и не вышедшем на экраны пилоте в "В Филадельфии всегда солнечно" в роли транссексуалки Кармен. Эпизод не транслировался по телевидению, так как предназначался только для демонстрационного показа руководителям FX. Сцена с участием Баккарин есть в DVD-релизе Seasons 1&2. Интересно, что Гленн Ховертон, исполнитель главной роли в " В Филадельфии всегда солнечно", позже снялся во второстепенной роли в фильме Джосса Уэдона "Талисман", где главную роль отвели Баккарин.
В апреле 2006 г. Морена сыграла повзрослевшую Адрию в десятом сезоне "Звездных врат: ЗВ-1" (ранее молодую Адрию играли другие актрисы). Впервые она появилась в этой роли в эпизоде "Ответный удар".
6 ноября 2006 г. Морена участвовала в шоу "Как я встретил вашу маму"; Барни, которого она по ошибке называет "Суарли" (его играл Нейл Патрик Харрис), говорил, что у ее персонажа были "сумасшедшие глаза". 22 декабря 2006 г. она во второстепенной роли Лизы Круз появилась в шоу телеканала FOX "Правосудие". 16 февраля 2007 года она снялась в эпизоде "Лас Вегас" в роли Сaры Самари. 6 апреля 2008 г. Баккарин появляется в эпизоде "Желтой прессы" в роли голливудской актрисы.
В 2008 году Морена вновь сыграла Адрию в фильме «Звёздные врата: Ковчег правды».
В ремейке сериала «V», который вышел в 2009 году, Баккарин сыграет роль Анны, одного из лидеров Гостей.
В мае 2009 года Морена дебютировала в телевизионной сатире «Наш дом», где она сыграла роль ведущий программы новостей.
В 2013 году она была номинирована на премию «Эмми» за лучшую женскую роль второго плана в драматическом телесериале за роль в «Чужой среди своих».
С 26 ноября 2011 года Морена замужем за режиссёром и сценаристом Остином Чиком. У супругов есть сын — Джулиус Чик (род. 22.10.2013).