Vanessa Kirby wurde durch ihre Rolle als Prinzessin Margaret in The Crown international bekannt und gewann für ihre Darstellung den BAFTA Award für die beste Nebendarstellerin. Während der Dreharbeiten zu „Mission: Impossible - Fallout“ musste Vanessa Kirby eine Szene drehen, in der sie Tom Cruise küssen sollte. Sie erzählte später in einem Interview, dass sie es urkomisch fand, weil sie dabei versuchte, professionell zu bleiben, während sie dachte: „Oh mein Gott, ich küsse Tom Cruise - wie ist das passiert?“
Vanessa Kirby wurde in Wimbledon geboren. Sie wuchs mit zwei Geschwistern auf. Joe ist mittlerweile Lehrer und Juliet eine Agentin in Bereich Theater. Nach dem Besuch der Lady Eleanor Holles School in Hampton entschied sie sich für ein Studium der Englischen Literatur an der University of Exeter.
Nach ihrem Abschluss begann Vanessa Kirby ihre Schauspielkarriere auf der Bühne. 2010 gab sie ihr professionelles Debüt in Arthur Millers Stück „All My Sons“ am Octagon Theatre in Bolton. Im selben Jahr spielte sie Helena in Shakespeares „Ein Sommernachtstraum“ am National Theatre. Ihre Darstellung der Stella Kowalski in „Endstation Sehnsucht“ am Young Vic Theatre im Jahr 2014 wurde von Kritikern gelobt. Diese frühen Rollen festigten ihren Ruf als talentierte Bühnenschauspielerin.
International bekannt wurde Vanessa Kirby durch ihre Rolle als Prinzessin Margaret in The Crown. Prinzessin Margaret, die jüngere Schwester von Königin Elizabeth II., war bekannt für ihren rebellischen Geist und ihren glamourösen Lebensstil. Kirby verkörperte sie als komplexe Persönlichkeit, die zwischen königlichen Pflichten und persönlichen Wünschen hin- und hergerissen ist. Diese Rolle brachte ihr den „British Academy Television Award for Best Supporting Actress“ ein.
Nach ihrem Erfolg in The Crown wandte sich Vanessa Kirby vermehrt dem Film zu. 2018 spielte sie die Rolle der Alanna Mitsopolis, auch bekannt als "White Widow", in „Mission: Impossible - Fallout“ (2018). Alanna ist eine mysteriöse Waffenhändlerin mit einer charmanten und zugleich gefährlichen Ausstrahlung. Sie agiert geschickt in der Unterwelt und hat Verbindungen zu verschiedenen kriminellen Netzwerken. Ihre Interaktionen mit Ethan Hunt (Tom Cruise), sind geprägt von Spannung und gegenseitigem Respekt. Kirby kehrte in „Mission: Impossible - Dead Reckoning - Teil 1“ (2023) in diese Rolle zurück.
Im Jahre 2019 übernahm sie die Rolle der Hattie Shaw in „Fast & Furious: Hobbs & Shaw“. Hattie ist eine MI6-Agentin und die Schwester von Deckard Shaw (Jason Statham). Sie ist eine fähige Kämpferin und zeigt beeindruckende Fähigkeiten im Nahkampf. Ihre Mission führt sie dazu, sich mit Hobbs (Dwayne Johnson) und ihrem Bruder Deckard zusammenzuschließen, um eine globale Bedrohung zu stoppen.
Eine ihrer bemerkenswertesten Leistungen erbrachte Vanessa Kirby in „Pieces of a Woman“ (2020). Sie spielte Martha Weiss, eine Frau, die nach einer tragischen Hausgeburt mit tiefer Trauer und persönlichen Herausforderungen konfrontiert ist. Kirbys intensive Darstellung brachte ihr eine Nominierung für den „Academy Award for Best Actress“ ein.
Im Jahre 2023 spielte sie die Kaiserin Josephine in dem Leinwandepos „Napoleon“, einem historischen Drama über das Leben von Napoleon Bonaparte. Josephine war Napoleons erste Ehefrau und eine einflussreiche Figur in seinem Leben.
Im Jahre 2025 übernimmt sie die Rolle der Sue Storm, auch bekannt als „Invisible Woman“, in dem Kinostreifen „The Fantastic Four: First Steps“. Sue Storm ist ein Gründungsmitglied der Fantastic Four und besitzt die Fähigkeit, sich unsichtbar zu machen und Kraftfelder zu erzeugen.
Von 2015 bis 2019 war sie mit dem Schauspieler Callum Turner liiert. Seit 2022 ist sie in einer Beziehung mit Paul Rabil, einem ehemaligen professionellen Lacrosse-Spieler und Mitbegründer der Premier Lacrosse League.