Grace Carlyle urodziła się 24 lipca 1877 roku w Perrysburgu w stanie Ohio w Stanach Zjednoczonych.
Rozpoczęła swoją karierę jako aktorka teatralna i już w pierwszych latach XX wieku zdobyła uznanie na scenach nowojorskich. Zadebiutowała na Broadwayu w 1907 roku w sztuce „The Orchid”, a w kolejnych latach występowała u boku czołowych artystów epoki, w tym Williama Gillette’a, co ugruntowało jej pozycję jako doświadczonej i cenionej aktorki scenicznej. Występ w sztuce „The Smiling Through” (1919) należał do jej ważniejszych osiągnięć teatralnych i ułatwił jej przejście do filmu. W tym okresie była również opisywana jako aktorka o klasycznej, „rzymskiej” urodzie, co miało istotny wpływ na dobór ról.
Do przemysłu filmowego trafiła w dojrzałym wieku, jednak szybko odnalazła się w nowym medium. W epoce kina niemego była związana m.in. z wytwórnią Vitagraph, gdzie stała się jedną z rozpoznawalnych aktorek charakterystycznych. Specjalizowała się w rolach kobiet o wysokim statusie społecznym – arystokratek, matek oraz postaci obdarzonych autorytetem i silną osobowością. Jej styl gry opierał się na doświadczeniu scenicznym, co przekładało się na precyzyjne, wyważone kreacje ekranowe.
W latach dwudziestych występowała regularnie w produkcjach filmowych, budując stabilną pozycję w branży. Choć rzadko obsadzano ją w rolach pierwszoplanowych, należała do grona aktorek, które dzięki profesjonalizmowi i scenicznej dyscyplinie wnosiły do filmów znaczną wartość artystyczną.
W przeciwieństwie do wielu aktorów kina niemego, kontynuowała działalność także po wprowadzeniu dźwięku. W latach trzydziestych i czterdziestych pojawiała się w licznych produkcjach, najczęściej w rolach epizodycznych, często niewymienianych w czołówce. Jej kariera trwała aż do końca lat czterdziestych, co świadczy o jej zdolności do adaptacji i długowieczności zawodowej.
Grace Carlyle zmarła 5 września 1953 roku w Los Angeles w stanie Kalifornia w Stanach Zjednoczonych.
Grace Carlyle pozostaje przykładem aktorki, która dzięki solidnemu przygotowaniu teatralnemu i konsekwentnej pracy zdołała utrzymać się w zmieniającej się rzeczywistości przemysłu filmowego, zachowując swoją pozycję przez kilka dekad rozwoju kina.