Heather Joan Graham se narodila ve státě Wisconsin roku 1970 do rodiny agenta FBI a učitelky zpěvu. Vystudovala Agoura High School v Kalifornii a After High School v Los Angeles. Na filmovém plátně debutovala už v roce 1984. Většinou se ale jednalo o malé role. Zlom přišel o šest let později, kdy dostala vedlejší roli v seriálu Davida Lynche MĚSTEČKO TWIN PEAKS. Seriál jí poměrně proslavil a přinesl jí několik zajímavých rolí.
Heather ve svém volnu ráda cvičí yogu, vaří, hraje poker a bowling. Už několikrát byla zvolena mezi nejhezčí lidi planety časopisy People (2001), Stuff (2002), Time magazine (2003) a FHM (2005,2006). Mezi její spolužáky patřili Mike Shinoda a Brad Delson ze skupiny Linkin Park. Vyznává Irsko-katolickou církev. Její starší sestra Aimee Graham je také herečka.