Fue galardonada con el premio Oscar en 1953 a la mejor actriz secundaria por su participación en la película Cautivos del mal (1952).
Tras su trabajo con directores como Nicholas Ray y Cecil B. DeMille, volvería a ser nominada de nuevo al Oscar a la mejor actriz secundaria en 1952, por su interpretación en Cautivos del mal (The Bad and the Beautiful), de Vincente Minnelli.
En 1973 intervino en el cine español: participó en Tarot de José María Forqué, junto a Fernando Rey y Sue Lyon.
Gloria Grahame estuvo casada en cuatro ocasiones, siendo su segundo marido el director Nicholas Ray[6] y el cuarto el hijo de éste de un matrimonio anterior, Anthony "Tony" Ray.
[10] Gloria Grahame está sepultada en el Cementerio Oakwood Memorial Park, en Chatsworth, California.