Mary Rose Byrne (* 24. Juli 1979 in Balmain, Sydney, New South Wales) ist eine australische Schauspielerin.
Erste Erfahrungen in ihrem Beruf machte Rose Byrne am Australian Theatre for Young People in Sydney. Mit fünfzehn Jahren erhielt sie ihre erste Rolle in der Komödie Dallas Doll. Die folgenden fünf Jahre wurde sie für verschiedene Fernsehproduktionen gecastet, bis sie 1999 das nächste Angebot für eine Kinorolle bekam. Seitdem war sie jedes Jahr in mehreren Kino- und Fernsehproduktionen zu sehen.
Für die Hauptrolle in Clara Laws romantischer Tragikomödie The Goddess of 1967 erhielt Byrne bei den Filmfestspielen von Venedig 2000 die Coppa Volpi in der Kategorie Beste Darstellerin. Den Durchbruch in ihrem Heimatland Australien bescherte ihr 2003 die Hauptrolle in dem Film I Capture the Castle. Zu ihren bekanntesten Filmen gehören Star Wars: Episode II (2002), das Historienepos Troja (2004), in dem sie die Tempeldienerin Briseis spielte, Sehnsüchtig (2004), der Endzeit-Horrorfilm 28 Weeks Later (2007) und X-Men: Erste Entscheidung (2011).