Gaby Morlay commence très jeune une carrière d'actrice au théâtre et au cinéma.
Dans les années 1910, elle joue dans les courts-métrages de Max Linder ou les pièces de Sacha Guitry.
Elle devient un symbole de la femme libre des années folles, notamment en étant, en 1919, l'une des premières femmes à obtenir son brevet de pilote de dirigeable.
Consacrée par ses prestations dans les pièces d'Henry Bernstein, elle devient dès 1930 l'une des vedettes les plus populaires du cinéma parlant. Elle fait pleurer la France entière dans Le Voile bleu et fait rire les spectateurs de l'après-guerre dans Lorsque l'enfant paraît.
Sous l'Occupation, elle est la maîtresse de Max Bonnafous, secrétaire d'État à l'Agriculture du maréchal Pétain.