Ванесса Редгрейв родилась 30 января 1937 г. в Лондоне.

Дочь известнейшего английского актера сэра Майкла Редгрейва, Ванесса не собиралась стать актрисой, ее мечтой был балет. Однако занятия танцем пришлось прекратить: высокий рост, крупные руки и ноги закрыли ей дорогу на балетную сцену.

Лондонскую школу музыки и драмы Редгрейв окончила как драматическая актриса и дебютировала на сцене в 1957 г. На следующий год она уже снималась в своем первом фильме "Под маской", играя дочь персонажа, чью роль исполнял ее собственный отец, Майкл Редгрейв.

В начале 60-х гг. Редгрейв посвящала себя исключительно театру, выступая в составе Королевской шекспировской труппы.

Экранная известность пришла к ней после фильма "Морган: подходящий случай для лечения" (1966, премия 19-го МКФ в Канне).

Звездой европейского масштаба она стала в 1967 г. после показа на Каннском фестивале 1967 г. снятой в Лондоне картины М. Антониони "Blow Up" ("Фотоувеличение").

Эта линия получила развитие в фильме К. Рейса "Айседора" (премия 22-го МКФ в Канне в 1969 г.). Здесь смогли проявиться и юношеское увлечение балетом, и политические симпатии актрисы - трактовка образа Айседоры Дункан как "первой хиппи", бросающей вызов обществу, оказалась весьма созвучна настроениям, охватившим левую интеллигенцию в 60-е гг.

Сама Редгрейв также не осталась в стороне от политической деятельности. Она безуспешно пыталась пройти в парламент от троцкистской "Революционной рабочей партии", поддерживавшей палестинских террористов и ливийского лидера Каддафи. Стала продюсером и сценаристом д/ф "Палестинец" (1978).

Премию "Оскара" в 1978 г. она получила за номинацию "Лучшая женская роль второго плана" за фильм "Джулия" (1977, реж. Ф. Циннеман), снятый по автобиографической новелле Лилиан Хеллман. За роль в фильме "Выигрывая время" была награждена премией "Эмми", ежегодно отмечающей лучшие американские телевизионные работы года.

Героини Редгрейв всегда значительны. Вероятно, именно поэтому в ее актерском списке несколько царственных особ: королева Гиневра ("Камелот", 1967), Мария Стюарт ("Мария, королева шотландцев", 1972), царевна Софья в телесериале "Петр Великий" (1986).

С возрастом в соединении мужественности и женственности первый элемент стал преобладать, что позволило актрисе сыграть транссексуала в обеих ипостасях в телефильме "Вторая попытка" (1986).

С начала 1960-х годов Редгрейв включилась в работу ряда общественных движений: за прекращение войны во Вьетнаме, ядерное разоружение, независимость Северной Ирландии, выезд советских евреев из СССР, независимое Палестинское государство; приходит в троцкистское движение. Редгрейв баллотировалась в парламент от троцкистской Рабочей революционной партии, которую поддерживал ливийский лидер Муаммар Каддафи.

В 1990-х годах участвовала в создании Марксистской партии.

В 2002 году Редгрейв внесла залог в 50 тысяч фунтов стерлингов за освобождение чеченского сепаратиста Ахмеда Закаева. Его экстрадиции добивались российские власти, обвиняя последнего в терроризме, похищении людей и убийствах. В частности, Закаев обвинялся в организации захвата заложников во время мюзикла «Норд-Ост». Редгрейв выразила опасения за жизнь Закаева в случае его выдачи России.

В 2004 году Редгрейв вместе со своим братом основала Партию мира и прогресса (Peace and Progress Party) и приняла участие в кампании протеста против войны в Ираке.

Была замужем за режиссёром Тони Ричардсоном в 1962—1967 годах, брак с которым распался из-за увлечения последнего французской актрисой Жанной Моро. От Ричардсона она родила двух дочерей: Наташа Ричардсон (1963—2009) и Джоэли Ричардсон, которые тоже стали актрисами. У Ванессы Редгрейв есть сын от Франко Неро, с которым она снималась в «Камелоте». Известен роман Редгрейв с актёром Тимоти Далтоном.

Её сестра Линн Редгрейв и брат Корин Редгрейв также были актёрами, оба скончались от рака весной 2010 года.