Con 16 años obtuvo una beca para estudiar Arte, Diseño y Escultura en el College of Art & Design de su Manchester natal. Después se fue a Londres, donde entró a trabajar en la casa Bermans, responsable del vestuario de producciones como Cleopatra. Primero fue ayudante de la gran Cynthia Tingey, después asistente de Cecil Beaton, con quien trabajó en My fair lady, aunque su nombre no consta en los créditos. Con Tony Walton colaboró en Fahrenheit 451 (1966), de Truffaut.  Se entendió tan bien con el director francés que incluso hizo un pequeño cameo en la película: era uno de los hombres-libro que aparecen el final, en concreto, La cuestión judía, de Jean-Paul Sartre.

Ese mismo año también firmó (en ese caso ya sola) el vestuario de La Venus de la ira, donde vistió a Sophia Loren. Tenía veintitantos y su carrera despegaba definitivamente.

A finales de los sesenta, trabajó por primera vez en España en dos películas: Duffy, el único, y Talento por amor, en la que conoció a un ayudante de dirección que se convertiría en su marido, Gil Carretero. Desde entonces compatibilizó sus trabajos en la industria española con las superproducciones de Hollywood.

En 1971 ganó el Oscar por Nicolás y Alejandra, que, sin embargo, no estaba entre sus trabajos preferidos.  Cuatro años después la volverían a nominar por Los cuatro mosqueteros.

En 1972 hizo Jesucristo Superstar, aunque para lograr el trabajo tuvo que pasar una especie de casting de diseñadores . Su idea de hacer un vestuario más sencillo que el del musical de Broadway gustó al director, Norman Jewison.  Fue el reto más difícil al que se enfrentó nunca, reconoció.

Luego hizo títulos como Todas las criaturas grandes y pequeñas, con un joven Anthony Hopkins, o una Hora en la noche, con Elizabeth Taylor. En Robin y Marian (1976) vistió a Sean Connery y Audrey Hepburn. Siempre habló con cariño de la actriz, aunque lamentaba haber tenido que vestirla con telas bastas e informes en lugar de con los maravillosos vestidos con los que siempre se la recuerda.

En 1978 creó el traje por el que siempre se la recordará, el de Superman. Blake tuvo especiales problemas con las telas, al ser fibras no transpirables (uso la licra y el velcro, tejidos poco usados en el cine hasta entonces).

En los ochenta y los noventa siguió trabajando en proyectos variados, desde miniseries como El crimen del siglo o James Dean, hasta películas como Más allá de los sueños o Looking for Richard. Su último rodaje fue Encontrarás dragones, de Roland Joffé, en 2010.

Por su trabajo en el cine español ganó cuatro Goyas: por Remando al viento, de Gonzalo Suárez (1988); Canción de cuna, de José Luis Garci (1994); Carmen, de Vicente Aranda (2003), y El puente de San Luis, de Mary McGuckian (2004).

En 2012 se convirtió en la primera mujer no actriz galardonada con el Premio Nacional de Cinematografía. Un par de años después fue al festival de Gijón a recoger el premio honorífico Mujer de Cine, que recibió con un discurso en el que, con mucho humor y sin pelos en la lengua, reclamaba igualdad salarial: “No tenemos el coño para más ruidos”, dijo. “¡Igualdad, hombre! Somos mujeres, no gilipollas”. En octubre del año pasado, siendo presidenta de la Academia del Cine contó, en una entrevista con el Huffinton Post que un productor estadounidense la había violado durante un rodaje en Londres cuando tenía 24 años. "Él era una persona famosa y yo tenía miedo. Yo no podía decir nada a nadie. Fue horroroso. En esos años me daba vergüenza hablar sobre esto, solo a mi más íntima amiga le hablé de ello”, relató. También contaba sus planes para dar un impulso a la mujer en la industria y para renovar y dar más transparencia a la Academia.  Apenas un par de meses después, un ictus que la pilló trabajando en su despachó la obligaba a retirarse.