Natural da Inglaterra, Vanessa Kirby começou sua carreira no teatro, atuando em peças como All My Sons (2010) e A Midsummer Night's Dream (2010). A atriz conta que os atores Vanessa Redgrave e Corin Redgrave foram sua fonte de inspiração para trabalhar no ramo. Sua estreia na televisão veio em 2011 ao integrar o elenco da série da BBC, The Hour e logo depois interpretou Estella em Great Expectations e a partir deste momento, seguiu recebendo outras oportunidades. Em 2012 ela gravou o filme The Rise, obra que foi exibida no Festival Internacional de Toronto. 

Vanessa ficou popularmente conhecida ao interpretar a princesa Margaret em The Crown, papel que lhe rendeu a indicação ao Prêmio BAFTA TV de Melhor Atriz Coadjuvante, levando-o para caso em 2018 com sua participação na segunda temporada. Além disso, a atriz também já participou de Como Eu Era Antes de Você (2016), Missão Impossível – Efeito Fallout (2018) e Fast & Furious Presents: Hobbs & Shaw (2019).

Recentemente a atriz foi escalada para interpretar Josephine ao lado de Joaquin Phoenix em Napoleão, longa-metragem dirigido por Ridley Scott e que chegou aos cinemas em novembro de 2023. Além disso, Vanessa também foi selecionada para aparecer mais uma vez em Missão Impossível 8, produção prevista para estrear em 2025.