Reynolds werd geboren als Mary Frances Reynolds. In 1939 verhuisde haar familie naar Burbank in Californië, waar zij in 1948 de Miss Burbank-verkiezing won. Hierdoor kreeg ze een contract bij filmmaatschappij Warner Brothers Pictures. De maatschappij gaf haar een nieuwe voornaam en haar eerste rolletjes in films.
In 1952 kreeg Reynolds een rol in de musicalfilm Singin' in the Rain. Ze was onervaren en kon niet tapdansen en hoofdrolspeler Gene Kelly was ertegen dat zij gecast werd, maar ze speelde toch mee en de film werd een groot succes. Later hielden Kelly en coregisseur Stanley Donen steeds vol dat Reynolds vanaf het begin hun eerste keus was geweest.
Reynolds speelde in de loop van haar carrière in meer dan veertig films. Ze speelde ook onder meer Bobby Adler, de moeder van Grace in de sitcom Will & Grace. Ze werd genomineerd voor een Oscar voor haar rol in The Unsinkable Molly Brown en voor een Golden Globe voor The Debbie Reynolds Show op televisie en de film Mothers.
Reynolds is drie keer getrouwd geweest: van 1955 tot 1959 met zanger Eddie Fisher, die haar in de steek liet voor haar vriendin en destijds verse weduwe Elizabeth Taylor. Van 1960 tot 1973 was ze getrouwd met Harry Karl, en van 1984 tot 1994 met Richard Hamlett. Met Fisher kreeg ze twee kinderen, actrice Carrie Fisher en acteur/producent Todd Fisher.
Een dag nadat haar dochter Carrie op 27 december 2016 overleed aan een hartaanval, werd Reynolds onwel en opgenomen in het ziekenhuis. Ze overleed op 28 december 2016.[1][2] Dochter Carrie werd gecremeerd en daarna samen met haar moeder begraven op Forest Lawn Memorial Park in de Hollywood Hills.