Joely Kimberly Richardson nació el 9 de enero de 1965, en Marylebone, Londres, Inglaterra. Hija de la reconocida actriz, Vanessa Redgrave, y del director, Tony Richardson, Joely creció en un ambiente cercano al cine y el arte, al lado de su hermana, Natasha. A pesar de que el cine y la actuación eran parte habitual de su vida, Joely se sintió atraída, cuando era niña, por los deportes, en específico, por el tenis y la gimnasia. Intento practicar ambos deportes, sin embargo, si bien su interés era superior por la gimnasia, Joely lo abandonó debido a que era demasiado alta para la disciplina.

Alejada de los deportes, Joely decidió estudiar actuación, por lo que entró en la Royal Academic of Dramatic Art. Su debut en cine fue con la cinta El hotel New Hampshire (1984), para luego participar en cintas como Un pasado en sombras (1985), Body Contact (1987), Conspiración de mujeres (1988) y Sister My Sister (1994).

Aunque sin el reconocimiento de su hermana, Natasha Richardson, Joely siguió siendo una actriz constante en cine y televisión a finales de los 90 e inicio de los 2000, en cintas como Event Horizon (1997), El patriota (2000) y El misterio del collar (2001). En 2003 interpretaría el papel por el que quizá es más recordada, Julia McNamara, en la exitosa serie Nip/Tuck (2003-2010), a lo largo de 100 episodios, por el que fue nominada a dos Globos de Oro, en 2004 y 2005.

Recientemente, la actriz ha trabajado en cintas como La chica del dragón tatuado (2011), Academia de vampiros (2014), Snowden (2016), Operación Red Sparrow (2018), además de sus participaciones en las series de televisión, Los Tudor (2010) y Emerald City (2017).