Eileen Atkins est née à Londres. Après des études à la Guilhall School of Music and Drama, elle s'engage dans le théâtre classique où elle joue Shakespeare. Elle rejoint la Royal Shakespeare Company de Stratford-upon-Avon puis la troupe du Old Vic où elle triomphe aux cotés de Lawrence Olivier et d'Alec Guinness. Eileen Atkins consacrera la majeure partie de sa carrière à la scène, des deux cotés de l'Atlantique, avec entre autres un récital de poèmes de T.S. Eliot, "La Nuit de L'Iguane" de Tennessee Williams ....

En 1989, Eileen incarne avec succès Virginia Woolf dans le one woman show "Room of One's Own", une production off-Broadway qui la mènera autour du monde. Eileen Atkins a aussi joué pour la télévision (Smiley's people, The Vision, The lost language of cranes) et a co-créé avec Jean Marsh la série "Upstairs, Downstairs".

Au grand écran, elle s'est distinguée dans Equus de Sydney Lumet, The dresser de Peter Yates, L'age de vivre de Peter Medak, Wolf de Mike Nichols et dans trois films récompensés par un Oscar : Gosford Park  de Robert Altman (Oscar du meilleur scénario), The Hours de Stephen Daldry et Retour à Cold Mountain d'Anthony Minghella. On la voit aux cotés de Colin Farrell et de Salma Hayek dans Ask the dust de Robert Townes puis, le 4 mai 2005, à l'affiche de Vanity Fair de Mira Nair.