Ребекка Мария Холл родилась 3 мая 1982 года в Лондоне в семье режиссера Питера Холла и оперной певицы Мэри Юинг.

Когда Ребекке исполнилось пять лет, ее родители стали жить раздельно.

В 1992 году Ребекка сыграла свою дебютную роль в мини-сериале «Ромашковая поляна», режиссером которого был ее отец.

В 1993 году она сыграла небольшую роль в телефильме «Не покидай меня на этом пути».

Училась Ребекка в школе «Roedean school» в Брайтоне, после окончания которой, поступила в «Колледж Святой Катарины» при Кембриджском университете.

В 2002 году Ребекка бросила колледж на последнем курсе.

Учась в Кембридже, Ребекка играла во множестве студенческих спектаклях и даже создала собственную театральную труппу.

В 2006 году Ребекка сыграла главную роль в фильме «Попасть в десятку», где вместе с ней также снялись Джеймс МакЭвой}, Элис Ив и Бенедикт Камбербэтч.

В том же 2006 году Ребекка снялась в фильме «Престиж», главные роли в котором исполнили Хью Джекман и Кристиан Бэйл.

В 2008 году Ребекка вместе с Скарлетт Йоханссон, Хавьером Бардемом и Пенелопой Крус снялась в фильме режиссера Вуди Аллена «Вики Кристина Барселона». За эту роль Холл получила номинацию на премию «Золотой глобус».

Также в 2008 году актриса снялась в исторических драмах «Фрост против Никсона» и «Эйнштейн и Эддингтон», где ее партнерами по съемочной площадке стали Майкл Шин, Сэм Рокуэлл, Дэвид Теннант и Энди Серкис.

В 2009 году Ребекка снялась в фильме «Дориан Грей», снятом по одноименной повести Оскара Уайльда, а также исполнила небольшую роль в телефильме «Кровавый округ: 1974».

В 2010 году на большие экраны вышли три фильма с Ребеккой в главной роли, это «Ненужные вещи», «Город воров» и «Всё путем!».

В 2011 году Ребекка исполнила главную роль в триллере «Экстрасенс», а также снялась в комедии «Мешок с молотками».

В 2012 году Ребекка вместе с Брюсом Уиллисом, Кэтрин Зета-Джонс и Джошуа Джексоном снялась в главной роли в фильме «Фортуна Вегаса».

В том же 2012 году Ребекка Холл начала сниматься в сериале «Конец парада».

Весной 2013 года состоялась премьера фильма «Железный человек 3», в котором Ребекка сыграла роль Майи Хансен.

Также в 2013 году ей достались главные роли в фильмах «Замкнутая цепь» и «Обещание».

В 2014 году Ребекка вместе с Джонни Деппом и Полом Беттани снялась в фантастической картине «Превосходство». В том же году она приступила к съемкам в фильмах «Подарок» и «Обветшалый», выход которых ожидается в 2015 году.