Хизер Джоан Грэм родилась в американском городе Милуоки 29 января 1970 года. У Хизер есть младшая сестра Эйми, писательница и актриса.

Грэм училась в начальной школе в штате Виргиния, потом с семьёй переехала Конейо Велли, где в 1988 году она окончила среднюю школу. С ранних лет Хизер привлек театр, впервые будущая актриса вышла на сцену в школьной инсценировке “Волшебника страны Оз” в роли Дороти, а в старших классах удостоилась титула “Самая одаренная”.

В 1991 году Грэм появилась в телесериале «Твин Пикс». Окончив школу Хизер поступила в Лос-Анджелесе на курсы повышения квалификации при Калифорнийском университете и посвятила себя актёрской карьере, переехав в Голливуд.

Первыми ролями Хизер Грэм в кино были небольшие роли в фильмах «Аптечный ковбой» и «Ночи в стиле буги». Участие в последнем принесло Хизер несколько номинаций на получение различных наград.

Её первой главной роль стала роль Фелиции Трахвэлл в картине 1999 года «Остин Пауэрс: Шпион, который меня соблазнил». В 2001 году актриса снялась в фильме «Из ада» в роли Мэри Келли, истории-экранизации о Джеке Потрошителе, а год спустя – в фильмах «Гуру» и «Убей меня нежно».

В 2001 году Хизер Грэм вошла в список 50-ти самых красивых людей в мире по версии журнала «People».

Актриса сыграла саму себя в одном из эпизодов телесериала «Секс в большом городе», снялась в девяти эпизодах сериала кинокомпании NBC «Клиника» и в небольшой роли в сериале кинокомпании Fox «Задержка развития».

В 2005 году Хизер Грэм стала лицом торговой марки Гарнье (Garnier), снимаясь в рекламе средств по уходу за волосами.

В 2006 году снялась в сериале «Пять причин сказать нет» канала ABC, который вышел только первым выпуском.