Heather Graham nació en Milwaukee, Wisconsin; el 29 de enero de 1970.

Su padre, Jim, es un agente jubilado del FBI y su madre, Joan, es escritora de cuentos infantiles. Heather tiene una hermana pequeña, Aimee, que también trabaja como actriz.

Además de actriz es modelo (ha sido considerada una de las 50 mujeres más bellas y ha sido imagen de la marca Garnier) y ha participado en el videoclip American Woman de Lenny Kravitz.

En Twin Peaks aparece en seis episodios como Anne Blackburn, la hermana de Norma, y que enamorará al Agente Cooper.

Hoy es una estrella de cine que ha participado en: Resacón en Las Vegas, Los líos de Gray, Bobby, Mary, Bodas por encargo, Hijos de satán, Ejecutivo agresivo, El gurú del sexo, Suavemente me mata, Desde el infierno, Las aceras de Nueva York, Dime que no es verdad, Nena, olvídame, Bowfinger: el pícaro, Austin Powers 2: la espía que me achuchó, Perdidos en el espacio, Scream 2, Boogie Nights, Nowhere, La fuerza de un ángel, Swingers, La Sra.Parker y su círculo vicioso, No lo hagas (dónde también aparecen otros compañeros de Twin Peaks como James Marshall y Sheryl Lee), Seis grados de separación, Ellas también se deprimen, El golpe perfecto, Twin Peaks: fuego camina conmigo, Shout: grita!, Te amaré hasta que te mate, Drugstore Cowboy, Los gemelos golpean dos veces y Papá Cadillac.

En Tv ha aparecido en: Más allá del límite, Twin Peaks y Los problemas crecen.