Con il suo sguardo gentile e benevolo ed il suo sorriso dolce e rassicurante, Celeste Holm ha lasciato un'impronta indelebile nel cinema hollywoodiano degli anni '40 e '50, grazie alle sue interpretazioni contraddistinte da un inconfondibile tocco di classe. Nata a New York ma cresciuta nel New Jersey, studia all'Università di Chicago e nel 1943 recita a Broadway nella prima rappresentazione del musical Oklahoma!; intanto sposa il produttore e regista Ted Nelson, per quello che sarà il primo dei suoi cinque matrimoni. Il cinema non tarda ad accorgersi di lei, e nel 1947 Celeste Holm interpreta la redattrice di una rivista di moda, amica del giornalista Gregory Peck, nel film Barriera invisibile, l'acclamato dramma sull'antisemitismo diretto da Elia Kazan, ottenendo il premio Oscar e il Golden Globe come miglior attrice non protagonista.
Nel 1948, la Holm affianca Olivia De Havilland ne La fossa dei serpenti di Anatole Litvak, mentre l'anno seguente riceve la sua seconda nomination all'Oscar vestendo i panni di una coraggiosa monaca insieme a Loretta Young nel film Le due suore, diretto da Henry Koster. Nel 1950, invece, interpreta la parte di Karen Richards, la fedele amica della diva Margo Channing (Bette Davis), nel capolavoro di Joseph L. Mankiewicz Eva contro Eva, una feroce descrizione del mondo del teatro e delle sue doppiezze; il ruolo di Karen Richards le fa guadagnare la terza candidatura all'Oscar della sua carriera.
Nel corso degli anni '50, Celeste Holm alterna l'attività al cinema con quella sul palcoscenico, recitando accanto a Frank Sinatra nella commedia Il fidanzato di tutte (1955) e nel musical Alta società (1956), mentre nel 1965 è la Fata Madrina in un fortunato adattamento televisivo della fiaba Cenerentola. Per il cinema, interpreta la parte di zia Polly nel film Tom Sawyer (1973) e ha un ruolo nella commedia campione d'incassi Tre scapoli e un bebè (1987); nel frattempo compare sul piccolo schermo come guest star in numerose serie televisive, e fra il 1996 e il 1999 è nel cast del telefilm Terra promessa.
Celeste si spegne per un attacco cardiaco il 15 luglio 2012 all'età di 95 anni.