Attrice. Figlia di un funzionario dell'FBI, costretto spesso a trasferirsi attraverso gli States con tutta la famiglia. La sua prima esperienza teatrale si svolge in ambito scolastico: è Dorothy ne "Il mago di Oz". Continua a recitare durante gli anni della Agoura High School, nella California meridionale, uscita dalla quale i genitori cominciano ad accompagnarla a Los Angeles per provini e audizioni. A Los Angeles, qualche tempo dopo, Heather si trasferisce in pianta stabile. Debutta nel cinema con "License to drive", nel 1988, e l'anno dopo compare in "Drugstore Cowboy" di Gus Van Sant, un film molto applaudito dalla critica, benché da ciò la Graham non sembri ottenere grandi benefici, almeno in termini di successo e di avanzamento professionale; anche per questo, forse, si iscrive alla UCLA, che lascerà però due anni più tardi. Dopo una breve apparizione in "Ti amerò ... fino ad ammazzarti", nel 1990 compare stabilmente nel cast del serial "Twin Peaks" di David Lynch (e parteciperà poi anche alla poco riuscita trasposizione cinematografica della serie). Nel '92, sul set di "Diggstown", conosce James Wood e con lui intreccia una breve relazione. Dopo ruoli secondari in "Sei gradi di separazione" di Fred Schepisi e in "Cowgirls il nuovo sesso", ancora di Van Sant, è nel '96 che per la Graham arriva il primo vero successo, quando il suo concittadino Jon Favreau le offre una parte in "Swingers". Nel 1997 è la volta di "Boogie Nights - L'altra Hollywood", in cui è una bionda ninfetta sui pattini a rotelle che resta bene impressa nella memoria degli spettatori. Dopo aver partecipato nel '98 a "Lost in Space", nel '99 Heather Graham ha affiancato Mike Myers nel goliardico e parodistico "Austin Powers - La spia che ci provava" e ha interpretato il ruolo di Daisy, un'attricetta opportunista e affamata di successo, in "Bowfinger", spietata satira sull'ambiente di Hollywood, scritta da Steve Martin e diretta da Frank Oz. Il 2001 la vede protagonista dei thriller "La vera storia di Jack lo Squartatore - From Hell" dei fratelli Hughes accanto a Johnny Depp e "Killing me softly" di Chen Kaige interpretato con Joseph Fiennes.