Es hija de la diseñadora gráfica Gianetta Grainger; sus padres se divorciaron cuando Holly era pequeña.

En 2006 estudió en el Parrs Wood Technology College y en el The Madeley School Of Dance.

Es buena amiga de las actrices Jessica Brown-Findlay, Vanessa Kirby y Lily James.

Ese mismo año apareció en dos episodios de la serie Any Human Target, donde interpretó a Tess Scabius.

[19]​ En mayo de 2021 se hizo público que había tenido gemelos junto a su pareja, Harry Treadaway.