Gloria Hallward, filha de uma professoara e atriz teatral, Jean Grahame, começou a atuar profissionalmente desde o ginásio. Quando Louis B. Mayer assistiu sua performance na Broadway, em 1944, contratou-a para os estúdios da MGM sob o nome de Gloria Grahame. Sua estréia no filme Paixão de Outono foi bem recebida pela crítica, embora tenha alcançado a popularidade somente em 1946, com sua participação em A Felicidade Não se Compra.

Apesar de atraente e talentosa, a MGM decidiu por transferir seu contrato para a RKO, onde atuaria em No Silêncio da Noite, no ano de 1950. A década de 50 lhe trouxe grandes satisfações, como a indicação para o Oscar de Melhor Atriz Coadjuvante em 1953, por sua participação no filme Assim Estava Escrito. Destacou-se também em sete filmes noir, de grande sucesso de bilheteria na época. Em Os Corruptos (1953), Lee Marvin tornou-se protagonista de uma cena célebre do cinema, quando joga café quente no rosto de Gloria Grahame, desfigurando-a.

Sua vida sentimental, entretanto, tomava rumos nada compensadores. Isso afetou sua carreira cinematográfica, resultando em sua decadência a partir de 1956. Participou de algumas peças de teatro, filmes para a TV e produções baratas. Atriz talentosa e capaz, espontânea, honesta e muito sensual, apesar de sua extrema insegurança quanto à aparência, principal motivo da cirurgia plástica nos famosos lábios. Num período de intensas atividades nos palcos ingleses e americanos, Gloria Grahame teve um colapso causado pelo câncer no meio de um ensaio. Faleceu em Nova York, aos 57 anos, em 5 de outubro 1981.