Ashley Greene est née en Floride à Jacksonville. Son père, Joe Green, est un ancien soldat de la U.S. Marine devenu entrepreneur et sa mère Michele Greene travaille dans les assurances. Elle grandit dans la ville de Middleburg et étudie à l'Université Christan School avant de changer pour la Wolfson High School. Débutant mannequin, elle doit malheureusement renoncer à cette profession du fait de sa petite taille.

Elle commence à enchaîner des spots publicitaires tout en suivant des cours de théâtre. A l'âge de 17 ans, elle déménage à Los Angeles afin de devenir actrice à Hollywood. Elle obtient alors de petits rôles dans des séries télévisées comme Punk'd et Preuve à l'appui. Mais sa carrière démarre vraiment avec le film Twilight - Chapitre 1 : fascination en 2008 où elle interprète le rôle d'Alice Cullen, qui la propulse immédiatement. Ayant signé pour cette franchise, on la retrouve à l'affiche dans Twilight - Chapitre 2 : tentation en 2009 et en 2010 dans Twilight - Chapitre 3 : hésitation.

Auréolée du succès de la célèbre saga vampirique, les opportunités se multiplient. La comédienne partage l'affiche avec son collègue de Twilight, Kellan Lutz, dans Warrior, et assume le rôle principal du thriller Summer's blood. Ashley intègre également la version américaine du film français LOL - Laughing Out Loud, intitulée LOL Made In USA. Entre 2011 et 2012, elle reprend le rôle d'Alice Cullen dans Twilight - Chapitre 4 : Révélation 1ère partie et Twilight - Chapitre 4 : Révélation 2e partie.