Townsend nació en Santa Bárbara, California, Estados Unidos. Comenzó a modelar y actuar a la edad de tres años en producciones teatrales locales, sin dejar de estar involucrada tanto en el teatro como en producciones musicales.

Debutó a la edad de diez años en la película "Menace" de 2000. En 2005, actuó en "Tú, yo y todos los demás" en el papel de Rebecca, la película fue galardonada por el Festival de Cannes con la Cámara de Oro y por el Festival de Cine de Sundance con el Premio Especial del Jurado por su originalidad. Entre sus películas se encuentran: "Tru Loved" (2008), "Marin Blue" (2009) y "Betty I Am" (2012). En 2014, protagonizó la película "Contracted" 2 en el papel de Samantha Williams, una chica que después de ser violada durante una fiesta por un desconocido comienza a experimentar síntomas extraños. La misma fue protagonizada junto con Caroline Williams, Alice Macdonald, Katie Stegeman y Matt Mercer.