Haar in Noorwegen geboren vader was vertegenwoordiger bij de New Yorkse afdeling van de verzekeringsholding Lloyds of London, haar moeder schilderes met een voorkeur voor portretten.  Als enig kind groeide Celeste Holm op in Nederland, Frankrijk en de Verenigde Staten.  Als kind volgde ze reeds ballet- en toneellessen.  Ze studeerde toneel aan de Universiteit van Chicago op het ogenblik dat ze dat ze nog op de middelbare school zat.  Haar acteerdebuut maakte ze op 17-jarige leeftijd toen ze aangesloten was bij een toneelgroep uit Pennsylvania.  In 1938 was ze voor het eerst te zien op Broadway.

In 1943 was haar rol van Ado Annie in de toneelversie van de Rodgers en Hammerstein musical Oklahoma ! zo overtuigend voor 20th Century-Fox dat men haar een contract aanbood.  Haar langspeelfilmdebuut maakte ze in 1946 en haar derde film was al raak : voor haar rol in “Gentlemen’s Agreement” kreeg ze de Academy Award/Oscar voor Beste Actrice in een bijrol.  Celeste Holm was niet alleen te zien in langspeelfilms en op de (toneel-)planken, ze was ook te horen op de radio en te zien op televisie en in nachtclubs.

Celeste Holm acteerde niet alleen, ze zong soms ook, in High Society op een wel heel overtuigende manier in het nummer Who Wants to Be a Millionaire, een duet met Frank Sinatra.

In 1979 werd ze tot ridder geslagen door Koning Olav V van Noorwegen.  In 1983 werd ze Voorzitter van de New Jersey Motion Picture and Television Development Commission.

Celeste Holm is vier keer getrouwd.  Haar eerste echtgenoot was regisseur Ralph Nelson, de vierde acteur Wesley Addy.