Gloria Holden se narodila 5. září 1908 v Londýně. Jako dítě se přestěhovala do Ameriky, kde navštěvovala školu ve městě Wayne v Pennsylvánii a později studovala na American Academy of Dramatic Arts v New Yorku. Její kariéra začala na počátku 30. let malými divadelními rolemi, které často zahrnovaly pouze několik vět. Významnější byla až role Lilly Cahill ve hře As Husbands Go v John Golden Theatre na Broadwayi.
V roce 1937 si zahrála postavu Marian Morgan ve filmu THE MAN WITHOUT A COUNTRY. Tento krátký barevný snímek, ve kterém si zahrála společně s Johnem Litelem, získal nominaci na Oscara. V tomto roce ještě ztvárnila Madame Zola v životopisném dramatu THE LIFE OF EMILE ZOLA (1937), který získal deset Oscarových nominací a tři z nich proměnil ve zlatou sošku. Z dalších snímků stojí za zmínku ještě PILOT Č. 7 (1938), western DODGE CITY (1939) či romantické drama HUCKSTERS, THE (1947).
Gloria Holden byla velmi nadšená cyklistka. V roce 1944 se vdala za Williama Hoyta, se kterým vydržela až do své smrti. Měli spolu jednoho syna, který zemřel v roce 1970. Zemřela v březnu 1991 ve věku 82 let na infarkt ve městě Redlands, California. Její vnučkou je herečka Laurie Holden, známá například ze seriálů AKTA X (1993) nebo THE WALKING DEAD (2010).