Attrice televisiva pluripremiata e apprezzata per il telefilm La fantastica signora Maisel, creato da Amy Sherman-Palladino e che le ha permesso di dividere l'obiettivo della macchina da presa con la brillante Alex Borstein, Rachel Brosnahan si è messa in luce per la sua verve comica e per la riuscita interpretazione di una casalinga newyorkese frustrata degli Anni Cinquanta che, decisa a cambiare vita, si impegna nella sua nuova carriera di intrattenitrice umoristica, sperando di diventare famosa.
Alle spalle, la Brosnahan ha una nutrita carriera nel piccolo schermo, anche in ruoli drammatici, portando davanti agli spettatori ritratti di donne fragili e facilmente manovrabili, salvo poi risorgere con l'aiuto di una risata e diventare una vera e propria fantastica star.

Studi
Nata a Milwaukee, in Wisconsin, da una coppia di editori di libri per bambini, cresce a Highland Park, in Illinois, assieme ai suoi fratelli minori.
Dopo aver studiato alla Wayne Thomas Elementary School e Northwood Junior High School, comincia a capire che la strada dell'attrice è quella più giusta per lei e, nonostante eccella in sport come il wrestling e lo snowboarding, decide di seguire a soli sedici anni i corsi di recitazione di Carole Dibo, direttrice del Wilmette's Actors Training Center, che poi diventerà la sua manager.

I primi film
Prima ancora di uscire laureata dalla New York University's Tisch School of the Arts nel 2012, nel 2009, è nel cast dell'horror Il mai nato (2009) con il Premio Oscar Gary Oldman, Cam Gigandet, Idris Elba, Atticus Shaffer, Carla Gugino, la veterana Jane Alexander, James Remar e Ethan Cutkosky. Nomi importanti che oscurano indubbiamente il suo debutto.
Lo stesso anno, partecipa anche a The Truth About Average Guys di Ken Gayton e Jason W. Schaver e ad altre pellicole indie americane (Coming Up Roses e Nor'easter), salvo poi avere un piccolo ruolo nel fantasy Beautiful Creatures - La sedicesima luna di Richard LaGravenese nel 2013.

I corti con Ari Aster e altri titoli
Molto attiva nei cortometraggi, dopo essere stata diretta da Brett Wagner in Care (2013), è per due volte l'attrice protagonista di due corti del geniale Ari Aster. Prima appare in Munchausen (2013) e poi in Basically (2014), che le consentono di girare alcuni circuiti festivalieri dedicati a questo tipo di opere.
Intanto, recita nel lungometraggio A New York Heartbeat (2013) di Tjardus Greidanus e in I'm Obsessed with You (2014) di Jon Goracy, che avrà il pregio di farle conoscere suo marito.
Dopo James White (2015), è diretta dal norvegese Joachim Trier in Segreti di famiglia (2015), un dramma familiare con Isabelle Huppert, Jesse Eisenberg e Gabriel Byrne, dove ha il ruolo di una ex fiamma del protagonsita, poi appare in L'ultima tempesta (2016) di Craig Gillespie e in Burn Country di Ian Olds.
Diretta da Pete Berg nell'action Boston - Caccia all'uomo (2016) e dalle registe Sabyn Mayfield (Boomtown, 2017) e Dianne Dreyer (Change in the Air, 2018), dopo la spy story L'ombra delle spie (2020) di Dominic Cooke, prende parte a Sono la tua donna (2020) di Julia Hart, ma anche a Morto per un dollaro (2022) e Operazione Vendetta (2025), che però non raggiungono i risultati sperati, nonostante in quel periodo il suo nome sia già televisivamente molto famoso.
Sarà il blockbuster Superman (2025) di James Gunn e il ruolo della giornalista tanto amata dall'Uomo d'Acciaio, Lois Lane, a farle proseguire la carriera nel nome della celebrità anche sul grande schermo.

A teatro
Come attrice teatrale, Rachel Brosnahan recita principalmente a New York in spettacoli di vario tipo, affrontando anche opere shakespeariane come l'"Otello" nel 2016, dove è stata Desdemona accanto a David Oyelowo e Daniel Craig.
Incontra un discreto successo soprattutto con "The Sign in Sidney Brustein's Window", per la regia di Anna Kauffman. Sarà poi inserita nello spettacolo "Gutenberg! The Musical" nel 2024.

I primi ruoli in tv
Televisivamente, dopo alcuni piccoli ruoli in telefilm di vario genere (Gossip Girl, The Good Wife, In Treatment, CSI - Miami, Grey's Anatomy, Orange Is the Nee Black), ha un ruolo ricorrente nel drammaticamente cinico House of Cards - Gli intrighi del potere dal 2013 al 2015, vestendo i panni della fragile ex sex worker, Rachel Posner, impegnata in una relazione con il capo di gabinetto della Casa Bianca del presidente Frank Underwood, Doug Stamper. Sebbene sia stata inizialmente voluta per soli due episodi, ha attirato l'attenzione dello showrunner Beau Willimon, ragione per la quale il suo personaggio è stato in seguito significativamente ampliato. Sarà proprio questo ruolo a conferirle una prima notorietà, che poi sarà confermata anche dal ruolo di un'insegnante assunta per avvicinarsi al marito della protagonista di The Blacklist (2014).

Il successo della Fantastica Signora Maisel
Dopo altri ruoli di secondo piano in Black Box (2014), Olive Kitteridge (2014) di Lisa Cholodenko, Manhattan (2014-2015, dove è la moglie di uno scienziato che lavora alla bomba atomica) e The Dovekeepers - Il volo della colomba (2015), viene diretta da Woody Allen nel telefilm Crisi in sei scene (2016) accanto a Elaine May e Miley Cyrus, in una performance che colpirà la creatrice della serie La fantastica signora Maisel, Amy Sherman-Palladino, che la imporrà come protagonista, dal 2017 al 2023, nei panni di Miriam "Midge" Maisel, una moglie e madre dalla vita felice e apparentemente idealizzata negli Anni Cinquanta, il cui equilibrio viene infranto quando scopre una relazione extra-coniugale del marito, spingendola a seguire la sua passione per l'umorismo e a diventare una cabarettista.
Quarantatré episodi che le fanno vincere per due anni consecutivi (2018 e 2019) il Golden Globe come miglior attrice in una serie comica o musicale e un Emmy nella stessa categoria.
La critica è unanime nell'amore che prova per questo ritratto di una donna dominante, abituata a gestire in maniera autoritaria coloro che la circondano (nonostante le critiche e le lamentele genitoriali), che si lascia sopraffare dalla tristezza coniugale, per poi trovare nella sua estroversione e nella velocità delle sue battute un riscatto che non ha mai ottenuto all'interno del matrimonio.
Rachel Brosnahan lascia il controllo di tutto nelle mani del suo personaggio dai gusti raffinati e alla moda, con un'aderenza superba, soprattutto nelle scene in cui Midge si esibisce, perdendo ogni riservatezza sulle proprie emozioni e salta da un argomento all'altro con una lingua pungente e volgare, senza troppi filtri e causando conseguenze disastrose nella sua vita sociale, già ampiamente messe a rischio da un inizio di pensiero femminista (palesemente osteggiato dalla società che ha intorno).

Produttrice
Nel 2019, la Brosnahan ha creato la società di produzione Scrap Paper Pictures.

Vita privata
Rachel Brosnahan è sposata con il collega Jason Ralph, conosciuto sul set del film I'm Obsessed with You.