1985'te İrlanda ve Alman kökenli bir ailenin çocuğu olarak New York'ta doğdu ve burada büyüdü. Brooklyn'de Packer Collegiate Institute'ta ve University of Southern California'da okudu. Dizi kariyerine 2007'de Life ile başlayan Woll, daha sonra ER, CSI: Crime Scene Investigation, For Gedda, My Name Is Earl, The Mentalist, Law and Order S.V.U. gibi dizlerde oynadı. Büyük şöhret kazanmasını sağlayan rolü ise, True Blood dizisindeki Jessica Hamby karakteri oldu. 2008'de başlayıp 2014'te biten dizide Jessica rolünü yıllarca canlandıran oyuncu, bu karakterle özdeşleşmiş oldu.
2015'te başlayan Daredevil dizisinde Karen Page rolünde oynayan Deborah Ann Woll, 2017'de başlayan The Defenders'ta da aynı karakteri canlandırdı.
2007'den beri Edward "E.J." Scott ile birliktedir.