Clara Segura, 1974 yılında İspanya'nın Sant Just Desvern kentinde doğdu. Kısa bir süre sonra ailesiyle birlikte Barcelonaya taşındı. Ortaokul yıllarında tiyatroya olan ilgisi artmaya başladı. Üniversite yıllarında tiyatro ve sinema üzerine eğitim aldı. Eğitimlerini bitirdikten sonra, yerel tiyatro gruplarında rol aldı ve bu deneyimlerini sinemaya aktardı. İlk kısa filmlerinde yer alan Segura, kısa sürede dikkat çekti.

Kariyerinin ilk yıllarında, çeşitli sinema ve televizyon projelerinde yer aldı. 2004 yılında Alejandro Amenábar'ın yönettiği "Mar Adentro" (The Sea Inside) filminde başrol oynadı. Bu rol, İspanyol sinemasında önemli bir başarıydı.