Deborah Ann Woll, de ascendencia irlandesa y alemana, nació y creció en Brooklyn, Nueva York donde también estudió secundaria en el instituto Packer Collegiate. Más tarde se matriculó en la Universidad del Sur de California y desde entonces vive en Los Angeles. Su madre es profesora de Inglés en la escuela Carroll en Brooklyn, Nueva York.

Aunque Deborah es más conocida como peliroja, en realidad su pelo es de color rubio.

El novio de Deborah Edward "EJ" Scott y su familia están afectados por una enfermedad llamada "coroideremia", que hace que el enfermo vaya perdiendo poco a poco toda la visión completa del ojo. Woll usa su fama para abogar por ellos y por otras personas con la misma enfermedad. Ha dicho en varias entrevistas que la valentía de su novio le ha dado fuerzas para luchar su propia batalla contra su enfermedad celíaca, que la hace intolerante a ciertos tipos de alimentos.

Woll empezó su carrera en la pequeña pantalla en pequeños papeles en series como ER, CSI "Episodio 17 de la temporada 8", My Name Is Earl, El mentalista y Law & Order: Special Victims Unit. Más tarde recibió su papel estelar en forma de la vampiresa Jessica Hamby, la hija vampiresa de Bill Comton en la serie de televisión True Blood original de HBO. Para ayudar a prepararse para el papel, vio un montón de imágenes de ataques de animales.

A raíz del éxito de True Blood a Deborah le ofrecieron varios papeles en películas como el remake de la cinta de terror de 1980 Mother's Day, y los dramas Little Murder y Highland Park.

En verano de 2010, durante los descansos de True Blood, comenzó el rodaje de Catch. 44, una película de acción en la que comparte protagonismo con Bruce Willis, Malin Akerman, Nikki Reed y Forest Whitaker. Una vez terminado dicho rodaje se incorporó al de los dramas Seven Days in Utopia y Someday This Pain Will Be Useful To You. Además Deborah está en negociaciones para ser una de las protagonistas de la nueva pelicula de Paul Thomas Anderson titulada The Master , donde sería la hija de Philip Seymour Hoffman.