Holly Taylor wurde an Halloween 1997[1] als Tochter von Margaret und Mark Taylor im kanadischen Middleton in der östlichen Provinz Nova Scotia als jüngstes von zwei Kindern geboren.[2] Ihre Eltern stammen aus Irland und Schottland.[3] Im Frühjahr 2000 zog sie zusammen mit ihrer Familie nach Wayne im US-Bundesstaat New Jersey und wuchs dort mit ihrem sieben Jahre älteren Bruder auf.[4] Taylor zeigte bereits im Alter von vier Jahren Begeisterung am Tanzen und Interesse an einer späteren Karriere als Tänzerin am Broadway.[1] Mit elf Jahren gehörte sie als Sharon Percy dem Ensemble des MusicalsBilly Elliot an, mit dem sie 22 Monate lang für acht Shows pro Woche im New Yorker Imperial Theatre auftrat.[3]
Nach einigen Rollen in Kurzfilmen, nahm sie in Los Angeles ein Bewerbungsvideo für die FX-FernsehserieThe Americans auf. Nachdem sie die Produzenten getroffen hatte, wurde sie schließlich für die Serie gecastet. Von 2013 bis 2018 war sie dort in sechs Staffeln an der Seite von Keri Russell und Matthew Rhys in der Hauptrolle der Paige Jennings, der Tochter von Russells und Rhys’ Figur, zu sehen. Für diese Rolle wurde Taylor bei der Saturn-Award-Verleihung 2015 als beste TV-Nachwuchsschauspielerin nominiert und mit dem Young Artist Award als beste junge Nachwuchsschauspielerin in einer Fernsehserie ausgezeichnet. Für die letzte Staffel der Serie erhielt sie zusammen mit der restlichen Besetzung eine Nominierung für das beste Schauspielensemble einer Dramaserie.
2019 hatte Taylor eine Hauptrolle in der achtteiligen Fernsehserie The Unsettling und 2020 in dem Horrorfilm We Still Say Grace. Von 2021 bis 2023 war sie in der Drama-Fernsehserie Manifest zu sehen.