گریس کلی در خانواده ای بسیار سختگیر بزرگ شد که رعایت ادب و نزاکت اهمیت بالایی در آن داشت. مادر گریس در جوانی مدلی موفق بود و بعدها به یک مربی ورزشی بدل شد. پدر گریس در کار ساخت و ساز بود و او هم البته ورزشکار بود. در واقع پدر گریس سه بار قهرمان المپیک در رشته ی قایقرانی شده بود. گریس با همه ی اعضای خانواده اش فرق داشت. او برخلاف دو خواهر و برادرش، خجالتی، کمی بدریخت و تپل بود. به همین خاطر پدر و مادر خوش چهره و خوش اندام گریس واقعاً تصور می کردند دخترشان یک جوجه اردک زشت است و هیچ وقت شوهری پیدا نمی کند. امید آن ها بیشتر به فرزندان دیگرشان بود. یکی از دوستان خانوادگی شان ظاهر گریس را اینگونه به خاطر می آورد: «گریس همیشه یک دستمال گردن می بست، عینک می زد و یک پلیور تنش بود. هیچ چیز مسحور کننده ای در او وجود نداشت.»
گریس در ۱۸ سالگی به دختری زیبا بدل شد، به همین خاطر وقتی به نیویورک رفت، به یک آژانس مدلینگ رفت تا مدل عکس شود. چیزی نگذشت که نماینده های نشریات مختلف به دنبالش آمدند و از او دعوت کردند مدل عکس هایشان شود.
بعد از موفقیت در نمایش‌های تلویزیونی، در سال ۱۹۵۱ در اولین فیلمش چهارده ساعت به کارگردانی هنری هاتاوی در نقش کوچکی ظاهر شود. سال بعد در نقش ایمی کین در فیلم وسترن ماجرای نیمروز و در کنار گری کوپر و کارگردانی فرد زینه‌مان حضوری برجسته یافت و به بازیگری محبوب تبدیل شد.
گریس برای نقش آفرینی اش در فیلم «موگامبو» (Mogambo) در کنار کلارک گیبل و اوا گاردنر و کارگردانی جان فورد، نامزد دریافت جایزه اسکار بهترین بازیگر نقش مکمل زن شد. اما یک سال بعد بود که جایزه اسکار واقعاً نصیبش شد. او این جایزه را به خاطر بازی اش در فیلم «دختر روستایی» (The Country Girl) دریافت کرد. در سال ۱۹۵۴ در فیلم ام را نشانه قتل بگیر به کارگردانی آلفرد هیچکاک بازی کرد. در سال ۱۹۵۵ در دو فیلم گرفتن یک دزد و پنجره پشتی به کارگردانی هیچکاک بازی کرد.
گریس کلی موفق شد برای بازی در فیلم «دختر روستایی» جایزه اسکار بهترین بازیگر نقش اول زن را از آنِ خود کند.
گریس کلی در سال ۱۹۵۵ در فیلم پنجره عقبی به کارگردانی هیچکاک بازی کرد.
دوران فعالیت سینمایی گریس کلی بسیار کوتاه بود و تنها ۴ سال از ۱۹۵۲ تا ۱۹۵۶ طول کشید. با این وجود، بنیاد فیلم آمریکا او را در فهرست انتخابی خود از بهترین ستاره های تاریخ سینما قرار داده است. گریس در این فهرست ۵۰ تایی رتبه ی سیزدهم را دارد.
با ازدواج با شاهزادهٔ موناکو در ۱۹ آوریل سال ۱۹۵۶ بازی در فیلم را کنار گذاشت. برای سال‌ها، نمایش و پخش فیلم‌های گریس کلی در قلمروی شاهزاده‌نشین موناکو، ممنوع بود.
گریس کلی در ۱۳ سپتامبر ۱۹۸۲ در حادثهٔ اتومبیل به‌شدت مجروح شد. او یک روز بعد و در سن ۵۲ سالگی در بیمارستانی که بعدها نام بیمارستان مرکزی شاهدخت گریس را بر آن نهادند، درگذشت.
