Laura Maori Tonke wurde am 14. April 1974 in Berlin als Tochter des Filmausstatters Michael Tonke geboren. Ihr Schauspieldebüt gab sie mit 17 Jahren in der Hauptrolle von Michael Kliers Kinofilm "Ostkreuz" als 15-jährige Ungarin, die noch vor dem Mauerfall nach Berlin flüchtet und in einem Auffanglager landet. Nach dem Schulabschluss studierte Tonke bis 1996 Theaterwissenschaften in Berlin. Parallel dazu wirkte sie gelegentlich in Fernsehspielen mit, darunter Thomas Arslans "Mach die Musik leiser" (1994). Ab 1997 konzentrierte Tonke sich ganz auf ihre Schauspielkarriere und wirkte in zahlreichen Fernseh- und Kinoproduktionen mit. In Tom Tykwers "Winterschläfer" (1997) spielte sie eine markante Nebenrolle als Ski-Schülerin, sie verkörperte eine schwangere Drogensüchtige in Bernd Schadewalds hoch gelobtem Junkie-Drama "Der Pirat" (1997; TV) und eine Ganovenbraut und Polizistentochter in Volker Einrauchs Krimikomödie "Gangster" (1999, TV). Eine Schlüsselrolle hatte Tonke in Dominik Grafs Drama "Bittere Unschuld" (1999, TV), als Vergewaltigungsopfer, das zum Angelpunkt einer perfiden Erpressung wird.

Der endgültige Durchbruch gelang ihr als Gudrun Ensslin in dem RAF-Drama "Baader" (2002), gefolgt von Eoin Moores "Pigs Will Fly" (2002, auch Drehbuch-Mitarbeit), als neue Liebe eines schwer gewalttätigen Polizisten. Für diese beiden Filme wurde Laura Tonke mit dem New Faces Award ausgezeichnet und erhielt eine Nominierung für den Deutschen Filmpreis 2003 als Beste Nebendarstellerin. 2003 wirkte sie erstmals auch in einer Inszenierung an der Berliner Volksbühne mit, woraus sich in den folgenden Jahren eine regelmäßige Mitarbeit entwickelte.

Auf der Kinoleinwand beeindruckte Tonke Kritik und Publikum in Michael Kliers Psychodrama "Farland" (2004) als Schwester einer Komapatientin, die dem Vater des ebenfalls im Koma liegenden Partners ihrer Schwester näher kommt. 2005 spielte sie in Christoph Hochhäuslers "Falscher Bekenner" die Schwester eines Teenagers, der sich fälschlich zu vermeintlichen Sabotageakten bekennt, und gehörte als unverbesserliche Weltverbesserin zum Ensemble von Eoin Moores Gesellschaftskomödie "Im Schwitzkasten"; in der Tragikomödie "Warum Ulli sich am Weihnachtsabend umbringen wollte" sah man sie als Lebenspartnerin der lebensmüden Titelfigur, in Rolf Peter Kahls Dokumentarfilm "Mädchen am Sonntag" erzählte sie als eine von vier Schauspielerinnen von den Vorzügen und den Schattenseiten ihres Berufs.

In den Jahren 2007 und 2008 wirkte Tonke fast ausschließlich in Fernsehproduktionen mit. In Peter Keglevic' Zweiteiler "Tarragona - Ein Paradies in Flammen" (2007) verkörperte sie eine betrogene Ehefrau, in Adolf Winkelmanns viel diskutiertem und vielfach preisgekröntem Zweiteiler "Contergan" (2007) war sie die Mutter eines Contergan-Opfers. Außerdem hatte sie Gastrollen in den Serien "Tatort" (2007), "Der Dicke" (2007), "Kommissar Stolberg" (2008) und "Der Bergdoktor" (2008).

In der romantischen Sozialkomödie "Madly in Love" (CH 2009) bewies Tonke als allein erziehende Mutter in Zürich, die sich in einen Tamilen verliebt, erneut ihr komödiantisches Talent. 2010 gehörte sie zum Ensemble von Rolf Peter Kahls Psychodrama "Bedways" und als Polizistin zur festen Besetzung der Krimiserie "KDD – Kriminaldauerdienst"; in dem Sozialdrama "Eine flexible Frau" (2010) hatte sie einen Auftritt als Chefin eines Callcenters. Ab 2012 folgte wieder eine Phase der reinen Fernseharbeit, mit Serienrollen unter anderem in "Das Duo", "Ein Fall für zwei", "Küstenwache" und "Tatort" sowie mit den TV-Filmen "Marie Brand und das Lied von Tod und Liebe" (2012), Tim Tragesers "Mord in den Dünen" (2013) und "Neben der Spur – Adrenalin" (2014) von Cyrill Boss und Philipp Stennert.

In Franz Müllers Low-Budget-Satire "Worst Case Scenario" (2014) verkörperte Tonke die Hauptdarstellerin einer heillos aus dem Ruder laufenden Filmproduktion; in Sonja Heiss' Tragikomödie "Hedi Schneider steckt fest" (D/NO 2015) brillierte sie als scheinbar glückliche Mutter, die plötzlich Panikattacken erleidet. Beim Hessischen Film- und Kinopreis 2015 wurde "Hedi Schneider steckt fest" als Bester Spielfilm ausgezeichnet.

Im Fernsehen sah man sie in der preisgekrönten Mystery-Miniserie "Weinberg" (2015) als unglücklich verheiratete, hochreligiöse Frau, die Zuflucht und Halt in der Kirche sucht; in dem Krimi "Die Toten vom Bodensee – Stille Wasser" (2016) war sie die nichtsahnende Ehefrau eines Serienmörders.

2016 wurde Laura Tonke beim Deutschen Filmpreis sowohl für die Beste weibliche Hauptrolle in "Hedi Schneider steckt fest" als auch für die Beste weibliche Nebenrolle in "Mängelexemplar" mit jeweils einer Lola ausgezeichnet. 2017 starteten gleich zwei Filme mit Laura Tonke in den Kinos: In "Axolotl Overkill" war sie die Halbschwester der jungen Hauptfigur, in "Sommerhäuser" gehörte sie als entnervt-gestresste Ehefrau und Mutter zum großen Ensemble.