A los 15 años y siendo aún estudiante en la academia, Italia Conti Academy, Campbell fue descubierta por Beth Boldt, una ex modelo de la agencia Ford y jefe de la agencia de modelos Synchro model agency, mientras estaba de compras en Covent Garden. Campbell pronto optó por convertirse en un modelo a tiempo completo, con la firma Elite Model Management. Campbell inició su carrera como modelo de pasarela y fue contratada rápidamente por varias campañas publicitarias de alto perfil, incluyendo Lee Jeans y Olympus Corporation, que la introdujo en el mercado Americano. Campbell también completó campañas para Ralph Lauren y François Nars. A los 15 años en abril de 1986, Campbell apareció en la portada de Elle, en sustitución de la modelo Veronica Webb, que había cancelado la apariencia.
En agosto de 1988, apareció en la portada de Vogue París, siendo la primera mujer Afro de la publicación, después que su amigo y mentor, Yves Saint Laurent, amenazó con retirar toda su publicidad de la publicación después de que se negó poner a Campbell, o cualquier otra modelo negra, en su portada. Además de Vogue París, Campbell también se convirtió en la segunda modelo negra después de Donyale Luna a aparecer en la portada de Vogue británica (en sustitución de compañera modelo negra Veronica Webb, quien al parecer se negó a trabajar con la revista), Vogue Nippon, la revista Time y luego Vogue China.
Abrió junto con Elle Macpherson y Claudia Schiffer el Fashion Cafe en Nueva York. También posó desnuda para la revista Playboy y en una serie de fotos de erotismo lésbico con Madonna para el libro de la cantante, Sex. Tiene la reputación de ser temperamental; en muchas portadas de los tabloides (prensa sensacionalista) se relatan historias de su actitud violenta contra su personal así como también de insultos.
Es una cantante exitosa; su álbum Baby Woman obtuvo ventas por más de un millón de copias (la mayoría en Japón) y participó en el sencillo Cool as Ice de Vanilla Ice. Anteriormente había aparecido en el video musical Freedom '90, de George Michael, aunque sólo haciendo playback junto con otras modelos. También ha aparecido en otros videos para artistas como Michael Jackson y Jay-Z. A finales del 2004 tuvo una muy publicitada relación con el cantante Usher aunque en el 2005 su relación pareció haber terminado.
En 1991, Campbell fue seleccionada por la revista People como una de las 50 Personas Más Bellas del Mundo.
Campbell también co-escribió la novela Swan. Posteriormente publicó un libro de fotografías titulado Naomi; tiene muy lejanamente ascendencia china.
En 2009 Naomi ha bombardeado un ataque hacia la industria de la moda, por racista, en una entrevista en Glamour edición alemana, "Sabes, el presidente de Estados Unidos pueda que sea negro, pero como una mujer negra, todavia soy una excepción en este negocio. Siempre tengo que trabajar más duro para ser tratada por igual, [...] En el pasado, había más oportunidades para las modelos negras, pero la tendencia hacia la mujer rubia ha vuelto a ser extrema. En las revistas, en la pasarela, veo modelos rubios, de ojos azules por todas partes."