Figlia d'arte, Joely è nata dall'unione tra il regista Tony Richardson e l'attrice Vanessa Redgrave, il nonno è Sir Michael Redgrave, la zia è Lynn Redgrave e anche la sorella maggiore Natasha Richardson era una nota attrice.
Nonostante ciò l'interesse per la recitazione non è immediato; mentre Natasha si applica alla settima arte, Joely è un vero maschiaccio e sembra voler intraprendere una carriera da ginnasta, ma è costretta ad abbandonarla per via di una crescita precoce.

La carriera di attrice
Finalmente segue il naturale corso degli eventi e inizia a muovere i primi passi nel mondo dello spettacolo negli anni '80, inizialmente con piccole parti - Il mistero di Wetherby (1985) - fino a ottenere il ruolo da protagonista in Lady Chatterley, miniserie andata in onda sulla BBC nel 1992, e parti più importanti in film di produzione hollywoodiana, come Vite sospese con Michael Douglas e Melanie Griffith, Loch Ness con Ian Holm e Ted Danson, La carica dei 101 con Glenn Close e Jeff Daniels, Maybe Baby con Emma Thompson e Il patriota con Mel Gibson.

Ultimi lavori
Nel 2003 entra a far parte del cast di Nip/Tuck, dove Vanessa Redgrave interpreta la madre, ma recentemente ha dovuto abbandonare la serie televisiva per prendersi cura della figlia Daisy - avuta nel 1992 dal produttore cinematografico Tim Bevan - affetta da una rara forma di infezione al sangue. Nel 2011 riesce a tornare sul grande schermo, ancora una volta accanto alla madre (Joely interpreta Elisabetta da giovane) nel biografico Anonymous, diretta da Roland Emmerich e in Millennium - Uomini che odiano le donne, mentre l'anno successivo la troviamo in Red Lights di Rodrigo Cortés, accanto a Sigourney Weaver e Robert De Niro. Nel 2013 recita invece nel film di Bernard Rose Il violinista del diavolo e nel 2015 affianca Arnold Schwarzenegger e Abigail Breslin nel film di fantascienza Contagious - Epidemia mortale. Il 2016 la vede impegnata nel film di Oliver Stone Snowden e nel thriller di Scott Hicks Fallen.