Audrey Kathleen Ruston néven a belgiumi Ixelles-ben jött világra. Gondos nevelésben részesült, szülei már ötévesen egy London közeli bentlakásos leányiskolába íratták, a világháború után pedig Londonba utazott, hogy az előkelő Rambert balettintézetben tanuljon. A tánc mellett modellkedést vállalt, és színi tanulmányokat is folytatott. Mint tánckari balerina a színpadon 1948-ban debütált, és a következő években filmekben is kapott kisebb táncos szerepeket. Ezek valamelyikében látta meg Colette, a híres francia írónő, akinek rábeszélésére 1951-ben elvállalta a címszerepet a Gigi színpadi változatában.

A fiatal lány New Yorkba költözött, nagy sikert aratott a Broadwayn a Gigiben, és szinte azonnal felfigyelt rá Hollywood is. William Wyler 1953-ban rábízta Ann hercegnő szerepét a Római vakáció című filmben, amelyért megkapta a filmszakma legmagasabb elismerését, a legjobb női főszerepért járó Oscar-díjat.

Sorra jöttek a filmfőszerepek, nagynevű rendezők irányításával: Natasa Rosztova volt King Vidor Háború és béké-jében (1956), Gary Cooperrel játszott együtt a Délutáni szerelemben (1957). Fred Zinnemann rendezte az Egy apáca történetét (1959), amelyért ismét Oscarra jelölték.

Bolondos fiatal lányt játszott a Truman Capote Reggeli Tiffanynél című regényéből készült vígjátékban (Álom luxuskivitelben, 1961), vak nőt a Várj, míg sötét lesz című thrillerben (1967). George Cukor 1964-ben őt választotta Elisa szerepére a My Fair Lady hollywoodi változatában, a musicalszerephez az énekhangot Julie Andrews kölcsönözte.

Remek volt a kettősük Peter O'Toole-lal a Hogyan lopjunk egymilliót?-ban. 1967-ben úgy döntött, visszavonul, idejét a továbbiakban családjának szenteli, ám alkalmilag többször is visszatért, 1979-ban Sindey Sheldon Vérvonal című bestsellerének filmváltozatában szerepelt, utolsó munkája a Spielberggel forgatott Örökké (1989) volt.

1992 végén rákban megbetegedett, 1993. január 20-án halt meg tolochenazi otthonában...