Nata a New York il 17 ottobre 1918, Margarita Carmen Cansino è la primogenita di Volga Haworth, ballerina di Zigfield, e di Eduardo Cansino, ballerino di origine spagnola. A quattro anni è già una bambina prodigio tanto che i suoi genitori la inseriscono nel loro numero "The Dancing Cansinos", con cui riscuotono un grande successo nei locali della costa orientale degli Stati Uniti.
A dodici anni è bravissima ad insegnare i passi di flamenco, tip-tap, tango e fandango agli assidui frequentatori che affollano la scuola di danza di suo padre, a Los Angeles. Tra loro c'è anche un giovane attore, James Cagney, con cui successivamente reciterà in uno dei suoi primi film di successo (Bionda fragola, Roul Walsh, 1941). E' un produttore della Fox che le offre di debuttare nel cinema, dopo averla vista ballare in un night di Agua Caliente. Ribattezzata Rita Cansino, nel tempo di un ritmo latino, fa la sua apparizione sul grande schermo in La nave di Satana (Harry Lachmann, 1935), nei dintorni di Spencer Tracy.
Prima dei vent'anni si sposa con un uomo che ha il doppio della sua età, Edward C. Judson, un rappresentante di automobili che presto si trasforma nel suo intraprendente press-agent. Grazie a lui firma un contratto con la Columbia e si avvia a diventare qualcosa di più di una bella e brava ballerina, talmente brava da far dichiarare un giorno a Fred Astaire "Impara i passi più rapidamente di chiunque io abbia mai conosciuto". Con lui danza ne L'inarrivabile felicità (Sidney Lanfield, 1941) e in Non sei mai stata così bella (William A. Seiter, 1942), quando è appena diventata la Rita Hayworth dalla fulva chioma, la sirena romantica che fa perdere la testa al torero Tyrone Power (Sangue e arena, Rouben Mamoulian, 1941). E anche alle platee (maschili) di tutto il mondo che la sentono sussurrare con languida sensualità: "Mi piace l'odore dei cavalli e dei tori".
Nel maggio del '42 si separa dal marito e si lega sentimentalmente a Victor Mature, suo partner in Follie di New York (Irving Cummings, 1942), ma non è lui a diventare il suo secondo marito, bensì Orson Welles che sposa lo stesso giorno in cui il divorzio da Judson diventa esecutivo. Da Welles ha una figlia, Rebecca, mentre sta per sfilarsi i guanti e cantare Put The Blame on Mame, Boys (Gilda, Charles Vidor, 1946).
Il matrimonio finisce dopo qualche anno ma i due rimangono amici e girano insieme La signora di Shangai (Orson Welles, 1948), per il quale lei, arditamente, si taglia i capelli e si tinge biondo platino. Il film è un insuccesso commerciale, tanto che i produttori aspettano con trepidazione la ricrescita dei suoi capelli per sperare di rifarsi con Gli amori di Carmen (Charles Vidor, 1948).
Nel frattempo si lega sentimentalmente ad Alì Khan, figlio del ricchissimo Aga Khan, uno dei capi spirituali dell'Islam. Le loro nozze, celebrate in Francia nel maggio del 1949, vengono ufficialmente condannate dal Vaticano che arriva a scomunicare la novella sposa e a dichiarare "figlio del peccato", qualsiasi frutto di questa unione. Yasmine nasce nello stesso anno e sarà lei a prendersi cura della madre quando il morbo di Alzheimer avrà inesorabilmente cancellato ogni sua splendida traccia. Dopo questo matrimonio, Hollywood la ripudia e la dimentica. Proprio lei, una delle attrici più disponibili e meno capricciose dello star-system, l'"Atomica" fotografata su Life durante la guerra, la pin up più amata d'America che si prodigava a firmare autografi nelle caserme e negli ospedali.
Dal canto suo, lei continua a vivere dall'altra parte dell'Atlantico e per due anni fa solo la moglie e la madre, finché nei primi anni '50, dopo la rottura con Alì Khan, torna a casa e riprende i contatti con la Columbia. Il declino è già cominciato. Sorretto dall'alcool che consuma dentro e fuori uno schermo. Ma fa ancora la sua parte in film come Pioggia (Curtis Bernhardt, 1953), tratto dal racconto Miss Thompson di W. Somerset Maugham, o ancora di più in Pal Joey (George Sidney, 1957), dove supera bene il confronto con una giovane Kim Novak.
Dopo la fine del suo quarto matrimonio (lui è l'attore cantante Dick Haymes), la sua carriera tocca il fondo. Eppure continua ad aspettare con fiducia "il suo film", quello che le permetterà di dimostrare di essere ancora una grande attrice. Intanto lavora a fianco di attori come Burt Lancaster e David Niven (Tavole separate, Delbert Mann, 1958), Gary Cooper (Cordura, Robert Rossen, 1959), John Wayne (Il circo e la sua grande avventura, Henry Hathaway, 1964).
Nel 1972 Robert Mitchum accompagna una delle sue ultime apparizioni al cinema (La collera di Dio, Ralph Nelson). Non ha modo di girare "il suo film". Appena superati i sessant'anni viene colpita da una grave e implacabile malattia, l'Alzheimer. Si spegne il 15 maggio del 1987 all'Albert Einstein College and Hospital di New York. Malgrado la scomunica di quarant'anni prima, viene tumulata nel cimitero cattolico di Culver City