Egy dúsgazdag gyáriparos (és háromszoros olimpiai bajnok evezős) legkisebb lányaként jött a világra Philadelphiában, nevének megfelelően valóban a báj és a kecsesség megtestesítője volt. Szülei legnagyobb megdöbbenésére a középiskola után közölte: színésznő akar lenni. Színi tanulmányait New Yorkban folytatta, húszévesen már a Broadway színpadán állt, s mivel otthonról pénzt nem kapott, modellként tartotta el magát.

1951-ben szerződött Hollywoodba, ahol pályája üstökösként ívelt felfelé: a következő évben a négy Oscar-díjjal kitüntetett Délidőben című westernben játszott Gary Cooper partnereként, 1953-ban a Mogambo című filmért már őt is Oscarra jelölték a legjobb mellékszereplő kategóriában, s alakításáért begyűjtötte első Golden Globe-díját. A siker nyomán hétéves szerződést kapott a Metro-Goldwyn-Mayer stúdiótól, s mivel dekoratív külseje mellett emberábrázoló tehetségével is kitűnt, válogathatott az ajánlatokban. Alfred Hitchcock kedvenc színésznője lett, a borzongatás nagymestere benne találta meg a tökéletes szőke nőt, akit mindaddig hiába keresett, s olyan filmjeiben osztott rá főszerepet, mint a Gyilkosság telefonhívásra, a Hátsó ablak és a Fogjunk tolvajt!.

Pályafutása csúcsára 1954-ben érkezett, amikor az MGM "kikölcsönözte" a Paramount filmstúdiónak A vidéki lány című filmdrámához, amelyben a Bing Crosby által alakított, alkoholista, a visszatérésért küzdő színész feleségét alakította. Jutalma a filmakadémia addigi történetének legszorosabb szavazásán elnyert Oscar-díj lett: Kelly alig hat szavazattal kapott többet, mint a Csillag születik című filmben remeklő Judy Garland.

Karrierje váratlanul ért véget: 1955-ben a cannes-i filmfesztiválon megismerkedett III. Rainier monacói herceggel, akivel egymásba szerettek. Még leforgatta Molnár Ferenc A hattyú című darabjának filmváltozatát, utoljára huszonhat évesen, a Felső tízezer című filmben Bing Crosby és Frank Sinatra partnereként állt a kamera elé. A forgatás befejeződése után felbontotta szerződését, és Monacóban kezdett új életet. Döntését sokan értetlenkedve fogadták, egy producer például azt kérdezte, ugyan miféle királyság az, amely még egy filmstúdiónál is kisebb területen fekszik.

1956. április 18-án tartott esküvője igazi médiaesemény is volt: a menyegzői ruha a legpazarabb és legdrágább volt, amit az MGM stúdió történetében terveztek, a csipkedíszt pedig egy múzeumból kölcsönözték. A hatszáz vendég részvételével zajlott szertartásról, amelyen a legendás zenepedagógus, Nadia Boulanger orgonált, az MGM stúdió világszerte nagy sikerrel vetített dokumentumfilmet készített. A monacóiak új hercegnőjüknek csak ezt a filmjét láthatták hivatalosan, mert a többit Rainier uralkodói rendelettel betiltotta a hercegségben.

Grace Kelly méltó társa lett férjének, pedig nem volt könnyű dolga: meg kellett tanulnia franciául, és el kellett sajátítania az udvari etikettet. Elbűvölő és elegáns volt, olyan divattervezők készítettek számára ruhákat, mint a francia Hubert de Givenchy, az olasz Emilio Pucci és az amerikai Oleg Cassini, aki 1954-ben még el is jegyezte, de Grace végül a monacói herceget választotta. Gondosan nevelte három gyermekét, a pletykalapok sem tudtak rosszat írni róla. Az 1956-os forradalom után sokat tett a magyar menekültekért, ezért az osztrák kormánytól magas kitüntetést kapott. Karrierjét teljesen feladta, csak 1964-ben ingott meg, amikor Hitchcock felajánlotta neki a Marnie filmszerepét. Végül a közhangulat nyomására mégis nemet mondott, mert alattvalói nem szerették volna, ha hercegnőjük tolvajt játszik és Sean Conneryvel flörtöl, még ha csak a filmvásznon is. Érdekesség, hogy Grace Kelly Magyarországon is megfordult, egyike volt azon hírességeknek, akik 1972-ben itt ünnepelték a "világ legszebb asszonya", Liz Taylor születésnapját, az akkor éppen Budapesten forgató Richard Burton meghívására.

A tündérmese 1982. szeptember 13-án ért tragikus véget: Grace kisebbik lányával, az akkor tizenhét éves Stephanie-val nyaralójukból hazafelé elvesztette uralmát autójuk fölött, amely a korlátot áttörve a mélybe zuhant. A legenda szerint a baleset azon a helyen történt, ahol a Fogjunk tolvajt! című film piknikjelenete játszódott, de ezt a monacói hercegi család mindig is cáfolta. A balesetben Stephanie csak könnyebb sérüléseket szenvedett, anyja azonban másnap belehalt sérüléseibe. Az első hírek fékhibáról szóltak, utóbb azonban kiderült, hogy az ötvenkét éves hercegné vezetés közben kapott agyvérzést.

Rainier herceg soha nem házasodott újra, a monacói trónon 2005-ben bekövetkezett halála óta fia, Albert herceg ül. Grace Kelly legendája tovább él, 1993-ban ő lett az első filmsztár, akinek képe a monacói és az amerikai posta összefogásában bélyegen is megjelent. Mivel az amerikai törvények tiltják külföldi államfők ábrázolását postabélyegen, a monacói változatot Grace hercegné, a tengerentúlit egyszerűen csak Grace Kelly felirattal adták ki. Csillaga díszíti a hollywoodi Hírességek sétányát, nevét egy kisbolygó is őrzi. Élete több filmet ihletett, az egyik legutóbbi Grace - Monaco csillaga címmel, Nicole Kidmannel a főszerepben készült, az egykori hollywoodi filmsztár és III. Rainier monacói herceg házassági válságát feldolgozó alkotás - amelyet a Grimaldi család bojkottált - többségében kedvezőtlen kritikákat kapott.