D'origine juive, Felicity est née à Las Vegas où sa mère, Donna Smoak travaille en tant que serveuse. Elle découvre assez tôt qu'elle est douée pour l'informatique, tout comme son père qui les a abandonné. A 19 ans, elle arrive deuxième à la compétition nationale d'informatique. Elle est diplômée du MIT avec un master en technologie et cyber-sécurité. Au MIT, elle est sortie avec Cooper Seldon avec qui elle hackait des sites. Ce dernier va se faire arrêter par le FBI et envoyer en prison où tout le monde va croire qu'il a été exécuté (mais en réalité il a été recruté par la NSA). Cette mésaventure bouleversera Felicity au point qu'elle changera totalement de psychologie et de look vestimentaire. Le passé secret de Felicity Smoak

Quelques années plus tard, Felicity est engagée en tant qu'informaticienne chez Queen Consolidated. Oliver Queen, récemment revenu d'entre les morts après 5 ans d'absence, vient régulièrement la consulter pour lui demander d'étranges services (comme analyser un ordinateur criblé de balles). En parallèle, elle devient la confidente de Walter Steele, le dirigeant de la société, qui lui demande d'enquêter sur les actions financières douteuses de sa femme Moira. Felicity découvre alors l'existence du projet Tempest et d'une mystérieuse liste. Comme par hasard, c'est à ce moment-là que Walter est kidnappé. Un soir, alors qu'elle monte tranquillement dans sa voiture, elle y découvre Oliver Queen ensanglanté et habillé avec la tenue du justicier Arrow. Elle l'emmène jusqu'à son repère où elle et le garde du corps d'Ollie, John Diggle, parviennent à le soigner. Elle intègre la Team Arrow à partir de ce moment là. Ses compétences en informatique sont d'une grande aide pendant les missions.

L'équipe finit par établir, après de nombreux mois de recherches, un lien entre toutes les choses étranges se déroulant à Starling City. Ils comprennent que Tempest est un projet développé par Moira Queen et Malcolm Merlyn qui consiste à détruire le quartier pauvre des Glades grâce à une machine émettant des secousses sismiques. Malgré la mort apparente de Dark Archer, l'emprisonnement de Moira, la libération de Walter et la désactivation de la machine, une partie des Glades est ravagée par une seconde machine que Merlyn avait secrètement dissimulé. Le désastre coûte la vie à 503 personnes. Se sentant responsable du désastre, Oliver s'exile sur Lian Yu. Felicity et Diggle partent à sa recherche et réussissent à le convaincre de reprendre ses activités de justicier et de PDG de Queen Consolidated, menacée de rachat par Isabel Rochev. Felicity s'en inquiète car elle redoute d'être licenciée mais Oliver réussit à racheter à temps les parts de sa société avec l'aide de Walter. Felicity est par la suite nommée secrétaire. Durant l'absence d'Ollie, Felicity a modifié l'Arrow Cave et a fait construire un arc plus perfectionné, fait sur mesure. Elle continue en parallèle les missions avec la Team Arrow. Lorsqu'une nouvelle justicière débarque en ville, Oliver soupçonne que celle-ci en a après lui. Mais Felicity lui fait judicieusement remarquer qu'elle se trouve également toujours aux mêmes endroits que Laurel Lance. L'équipe découvre qu'il s'agit de Sara Lance, la petite sœur de Laurel, considérée comme morte depuis des années.

Plus tard, elle est enlevée par le Comte Vertigo et Oliver, sous l'identité d'Arrow, n'a d'autre choix que de l'abattre pour sauver la vie de sa belle assistance. Felicity s'en veut d'avoir obligée Oliver à tuer à nouveau mais celui-ci lui répond que dans le cas présent, c'était nécessaire. Cette discussion confirme que les deux personnages ressentent des choses l'un pour l'autre. Au même moment, un cambriolage a lieu à Queen Consolidated et l'équipe rencontre Barry Allen, un jeune expert scientifique venant de Central City. Ayant des passions communes, Barry et Felicity commencent à flirter ensemble. Ils vont même ensemble à la fête organisée par Oliver à l'occasion de la libération de sa mère. Barry est même d'une précieuse aide pour soigner Oliver lorsque celui-ci est blessé et drogué lors d'une de ses missions. Cependant, il est contraint de repartir pour Central City à cause de son travail et afin d'assister à l'allumage de l'accélérateur de particules de S.T.A.R. Labs. Celui-ci explose, plongeant Barry dans le coma. Felicity viendra régulièrement lui rendre visite.

Tandis que Roy Harper intègre à son tour la Team Arrow, Felicity découvre que Thea, la sœur d'Oliver, est en réalité la fille de Malcolm Merlyn et menace de tout raconter. Cependant, Moira la prévient que cette révélation risquerait de blesser profondément Oliver qui lui en voudrait. Néanmoins, Felicity finit par quand même tout révéler à Ollie. Quelques semaines plus tard, Felicity commence à ressentir de la jalousie envers Sara car celle-ci semble s'être mieux intégrée à l'équipe grâce à ses aptitudes au combat. De plus, William Tockman parvient à pirater et détruire le système informatique de l'Arrow Cave, ce qui décourage Felicity qui a l'impression de ne servir à rien. Cependant, elle est rassurée par Diggle et reprend confiance en elle après avoir pris une balle pour sauver Sara. A l'instar des autres, elle a désormais une cicatrice. Lorsque Slade Wilson attaque Starling City afin de se venger d'Oliver, il kidnappe Felicity afin de lui enlever la femme à laquelle il tient le plus. Cependant, tout ceci est planifié et Felicity profite de sa proximité avec Slade pour lui injecter un antidote annihilant sa force surhumaine. Il est vaincu peu après et enfermé dans une prison de l'A.R.G.U.S..

Felicity travaille pour un magasin comme vendeuse, tout en continuant à aider la Team Arrow. Elle va également aider Oliver à récupérer son entreprise mais sans succès. Ils ont d'ailleurs leur premier rendez-vous ensemble mais cela se finit par une explosion et Oliver décide de ne pas être Oliver Queen tant que la ville a besoin de The Arrow. Il avoue tout de même à Felicity qu'il l'aime et l'embrasse. Nous apprenons un peu plus sur le passé de Felicity. Sa mère vient lui rendre visite d'ailleurs. Nous apprenons que Felicity était une gothique au MIT et qu'elle sortait avec un hacker : Cooper Seldon. À la suite d'un gros piratage, il se fait arrêter par le FBI et a fait croire à Felicity qu'il s'est suicidé. Mais des années plus tard, elle se rend compte que ce n'était pas le cas quand il lance un virus informatique sur Starling City. Cooper a besoin des compétences de Felicity pour entrer dans le système du Trésor Public. Sachant qu'elle ne le ferait pas de son plein gré, il a fait venir Donna à Starling et l'a kidnappé. Felicity va réussir à envoyer un message à Oliver pour qu'il puisse tout arrêter et les sauver. Cette expérience va permettre à Donna et Felicity de se rapprocher. Le passé secret de Felicity Smoak
Lutte contre Ra's al Ghul. Elle n'essaye pas d'arrêter Oliver mais l'encourage à tuer Ra's al Ghul si cela peut le sauver. Oliver lui dit une nouvelle fois qu'il l'aime. L'ascension

Elle refuse de croire qu'Oliver est mort même après que Malcolm Merlyn revienne avec l'épée ensanglantée. Elle va refuser pendant un temps d'aider Diggle et Roy en disant que tout leur combat n'a plus lieu d'être sans Oliver mais finit par changer d'avis après avoir vu Laurel se battre. Elle est très heureuse lors qu'Oliver revient en ville. Cependant, elle refuse qu'il s'associe avec Malcolm pour battre Ra's al Ghul et lui fait comprendre qu'elle ne veut pas être aimée par lui puisque toutes les femmes qu'il a aimées ont mal fini. Felicity va rendre visite à Barry Allen entre l'épisode Le magicien et Le passé secret de Felicity Smoak. Elle lui apprend qu'elle est au courant de son pouvoir après avoir entendu sa conversation avec Oliver. Elle fait la connaissance d'Iris West et de l'équipe de Star Labs. Harrison Wells (Eobard Thawne) semble impressionnée par les capacités de Felicity et ne tarie pas d'éloge sur elle. Felicity va les aider avec Captain Cold et va aider l'équipe à se ressouder après la création de l'arme à geler par Cisco Ramon. Alors qu'elle est en route pour Starling City, Barry va la voir pour discuter, notamment d'Iris. Barry finit par lui dire qu'il sera toujours là pour elle si elle en a besoin et finit par l'embrasser. Felicity revient à Central City dans l'épisode cross over Flash contre Arrow avec Oliver et Diggle. Felicity réapparaitra dans l'épisode La piqure de la trahison avec Ray Palmer/ The A.T.O.M., pour que l'équipe de S.T.A.R. Labs l'aide à perfectionner le costume.

Après avoir quitté la ville ensemble, les deux tourtereaux s'installent dans une banlieue paisible et mènent une vie parfaitement normale. Dans le première épisode de la saison 4 Une lumière dans les ténèbres, Oliver, lors d'un dîner entre voisins, montre une bague appartenant à sa mère. Il ajoute qu'il prévoit de demander à Felicity de l'épouser le soir même. Après avoir préparé un délicieux repas pour sa bien-aimée, Oliver décide d'entamer le dessert ( un soufflé au chocolat) dans lequel il déposa la bague… mais le plaisir ne dura pas longtemps car Thea et Laurel, ayant besoin d'aide pour combattre les Ghosts, (qui sont des soldat entraînés par le grand méchant de la saison Damien Darhk), débarquent. Elles ont besoin de Green Arrow. Oliver refuse, mais après discussion avec Felicity qui veut à tout prix aider l'équipe, finit par changer d'avis. Ils quittent ensemble l'endroit paradisiaque pour se rendre à Star City, nouveau nom de Starling City. Enfin rentrés, Oliver et Felicity se mettent au travail. Oliver recroise Diggle qui ne veut toujours pas lui adresser la parole. De plus, il n'était pas d'accord avec Thea et Laurel pour le ramener en ville, déclarant qu'ils n'avaient pas besoin de son aide pour combattre leurs nouveaux ennemis. Oliver apprend que Felicity aidait l'équipe derrière son dos mais cela ne change rien a leur relation. Felicity présente a Oliver son nouveaux costume, celui de Green Arrow. Par la suite, elle apprend qu'elle est le nouveau PDG de Palmer Tech, succédant à Ray Palmer. Elle rencontre Curtis Holt, qui va être son nouvel acolyte dans la quatrième saison. A la fin de l'épisode, Felicity et Oliver emménagent dans l'ancien appartement de Thea, partie vivre avec Laurel. Felicity veut creer une nouvelle équipe après le départ de Thea et de John mais elle essuie de nombreux refus de la part de Oliver. Flash vient à Star City pour demander de l'aide à la Team Arrow afin de contrer une invasion alien. Felicity va alors contacter les Légendes pour qu'ils les aident. Alors que plusieurs héros ont été capturés et emprisonnés dans un monde illusoire. Felicity, Curtis et Cisco aidés de Wild Dog, Ragman, Flash et Supergirl vont tenter de pirater la technologie alienne. Les héros décident qu'ils doivent capurer l'un de leurs ennemis pour en connaître plus sur eux, Felicity et Cisco vont avec Mick Rory, Nate Heywood et Amaya Jiwe dans le passé à bord du Waverider. Mais Amaya, Mick et Nate se font capturer et c'est la Team Nerds qui va leur venir en aide.

Billy Malone est un policier avec qui Felicity a entretenue une coutre relation durant la saison 5, tué par Oliver qui, lui même a été piégé par Adrian Chase ayant déguiser Malone en Prometheus obligent Oliver à le blesser mortellement. Felicity attristée par cette mort mettra tout en œuvre pour arrêter Prometheus, quitte à franchir les limites.
Dans le dernier épisode Felicity est avec Thea, John, Nyssa al Ghul, Dinah Drake, Quentin Lance, Samantha Clayton, Rene, Slade Wilson et Curtis. Ils tentent de trouver un moyen de partir de l'île, mais l'avion qu'ils devaient prendre a été trafiqué par Chase. L'île est totalement minée et le déclencheur est la vie de Chase. Sur un bateau, Chase qui détient William, demande à Oliver de choisir entre son équipe et William. Oliver va trouver une troisième issue, mais Chase va se suicider et l'île va exploser. Laissant le sort de Felicity incertain.Felicity se rend à Central City pour fêter avec ses amis les fiançailles d'Iris avec Caitlin et Cecil. Elles font un petit dîner tranquille mais Norvok intervient et elles vont devoir combattre Amunet Black l'ancienne boss de Killer Frost. Pendant ce temps les garçons sortiront dans un bar à strip-tease miteux puis placés en cellule. Felicity, comme la plupart des amis du couple Iris/Barry, participe au mariage, quand une attaque de Nazis survient. Crisis on Earth-X, Part 1. Après la victoire contre les Nazis, Felicity et Oliver assistent au mariage de Barry et Iris qui est célébré par John Diggle. Au dernier moment Felicity décide de demander à Oliver de l'épouser et John célèbre donc un double mariage.