Deborah Ann Woll nasceu em 7 de fevereiro de 1985 em Brooklyn, Nova York. Seu pai é arquiteto e sua mãe, Cathy Woll, é professora na Berkeley Carroll School. Deborah é descendente de irlandeses e alemães, cresceu no Brooklyn, Nova Iorque, estudando no colégio local Packer Collegiate Institute. Seu pai é arquiteto e sua mãe é professora.

Ela se matriculou no programa de artes finas no USC School of Theatre da University of Southern California, onde estudou atuação e se formou em 2007, desde então se mudou para Los Angeles.

Também fez um programa intensivo de Shakespeare na Royal Academy of Dramatic Arts, em Londres, Inglaterra. Frequentou programa intensivo pré-vestibular da Universidade Carnegie Mellonem teatro.

Começou a se destacar a partir de pequenas participações em séries de sucesso, como Plantão Médico e CSI: Investigação Criminal, em 2008, além de O Mentalista e Lei & Ordem, ambos em 2009. Debutou na tela grande com Dominados Pelo Ódio (2010). Entretanto, alçou fama internacional ao estrelar ao seriado True Blood, entre os anos de 2008 e 2014. Também atuou como Karen Page em Demolidor (2015-2018), e o Justiceiro (Primeira temporada)