Eileen Gray estudió en la Slade School of Fine Art de Londres de 1898 a 1902, a la vez que aprendía el arte del lacado en el taller de muebles de D. Charles, en la calle Dean. Visitó París por primera vez en 1900 y entre 1902 y 1905 asistió a clases en la École Colarossi y en la Academia Julian. En 1907 se instaló en París, en un apartamento en la Rue Bonaparte, que sería su hogar hasta su muerte en 1976. Durante su estancia en Francia aprendió técnicas de lacado japonés con el artesano Seizo Sougarawa. Hacia 1910 comenzó a diseñar pantallas y paneles lacados con motivos figurativos y en 1913 expuso su obra en el Salon des Artistes Décorateurs, donde sus diseños atrajeron la atención del modisto y coleccionista de arte Jacques Doucet. Se convirtió en su cliente principal y realizó diversos encargos para él, como la pantalla de cuatro paneles Le Destin (1914) y la mesa Lotus (1915), antes de que su trabajo se viera interrumpido por la I Guerra Mundial. En 1915 Eileen Gray se traslada a Londres con el artesano Sougarawa, donde vivió dos años. En 1917 regresó a París y dos años más tarde recibió su primer encargo de peso, un apartamento para Mme Mathieu Lévy en la Rue Lota, para el cual diseño sus famosas pantallas en bloque lacadas.

En 1922 después de haber realizado varios encargos para importantes clientes en estilo Art Desó Eileen Gray abre su tienda, la Galerie Jean Désert. Ese mismo año expuso su obra en Amsterdam junto al arquitecto De Stijl Jan Wils. La vanguardia holandesa recibió con admiración su diseño de un "tocador de dormitorio para Monte Carlo" expuesto originalmente en el Salon de Artistes Décorateurs de 1923. Esta admiración fue recíproca cuando Gray asistió en París a una exposición de diseño holandés en París ese mismo año.

Su obra a partir de este hecho reflejaba una clara influencia geométrica de De Stijl. En 1924 Eileen Gray y el arquitecto Jean Badovici hicieron un viaje para ver la arquitectura moderna y él la convenció para que se dedicara a la arquitectura. Ésta se convirtió en la etapa más brillante de la diseñadora irlandesa. En 1926 Gray diseñó una de las viviendas más importantes del Movimiento Moderno, la E 1027 para la que creo algunos de sus diseños atemporales como la Silla Transat (1925) o su famosa mesa E 1027 (1927) de acero tubular y cristal. En 1929 creó uno de sus diseños más reconcidos en sillón Bibendum cuya silueta estaba basada en el muñeco de Michelin. Entre 1930 y 1931 diseño los planos del interior del apartamento del propio Badovici en la Rue Chateaubriand, y luego otra casa para su propio uso, la Tempe a Pailla en Castella, que terminó en 1934. El último proyecto fue una exposición celebrada en el Pavillon des Temps Nouveaux diseñado por Le Corbusier en 1937 y la presentación de un proyecto para el Centre de Vacances que nunca se llegó a realizar. Desde ese momento Eileen Gray pasó a un segundo plano hasta la década de los 70, donde sus diseños adquirieron una notable fama hasta hoy.