Nació el 16 de julio de 1911 en Independence, Missouri (EEUU). Ya desde muy joven, e impulsada por su madre, se introduce en el vaudeville, interviniendo con el tiempo en importantes obras de Broadway. Su gracia y belleza hacen que Hollywood la reclame, apareciendo en alguno de los míticos musicales de Busby Berkeley, como La calle 42. En 1933 se la empareja con Fred Astaire en Volando hacia Río de Janeiro y, a partir de ahí, su éxito será imparable, rodando nueve títulos más con su nuevo compañero, con el que nunca se llevó excesivamente bien. Deseosa de demostrar que no era sólo la simple compañera de Astaire, desarrolla una apreciable labor como actriz cómica y dramática en títulos como Damas del teatro, Mamá a la fuerza o Espejismo de amor, por el que gana uno de los Oscar más aplaudidos, compitiendo nada menos que con Bette Davis, Katherine Hepburn y Joan Fontaine. Extraordinaria actriz, estuvo divertidísima haciendo de niña en El mayor y la menor –primer film de Billy Wilder– y Me siento rejuvenecer, de Hawks. A mediados de los sesenta, se retira del cine, dedicándose con éxito al teatro. Entre sus seis maridos se contaron los actores Lew Ayres y Jacques Bergerac. Falleció el 25 de abril de 1995 en Rancho Mirage, California (EEUU).