Houda Benyamina grandit à Viry-Châtillon, à une vingtaine de kilomètres au sud de Paris. Après un baccalauréat L, elle décide de se tourner vers la comédie et intègre l’ERAC (École Régionale d’Acteurs de Cannes). Puis, elle se forme à la réalisation grâce à l’association 1000 VISAGES, qu’elle fonde en 2006 pour démocratiser le cinéma. C’est avec cette structure qu’elle réalise son premier court-métrage, Ma Poubelle géante (2008), grâce auquel son futur producteur Marc-Benoît Créancier la remarque. En 2012, son moyen-métrage Sur la route du paradis est primé dans de nombreux festivals.
En 2014, Houda signe son premier long métrage avec le très remarqué Divines. Ce drame se déroulant en banlieue voit une adolescente (Oulaya Amamra) au caractère fort cherchant par tous les moyens à devenir riche. Pour ce, elle n'hésite pas à se lancer dans le trafic de drogue sous la supervision de l'inquiétante dealeuse Rebbeca (Jisca Kalvanda). Le film est remarqué en festivals et obtient une pluie de récompenses, comme par exemple la Caméra d'or pour la réalisatrice et trois César (meilleur premier film, meilleur espoir féminin et meilleure actrice dans un second rôle).
Six ans plus tard, Houda Benyamina co-réalise Salam, un documentaire consacré à la rappeuse Diam's, dans lequel cette dernière se confie sur la gloire, la psychiatrie, la quête de sens et sa conversion à l’Islam. Puis, elle change aussi de format en réalisant deux épisodes de la série The Eddy. En 2025, la cinéaste revient à la fiction avec Toutes pour une, mettant en scène une histoire d'amour entre un journaliste américain et une révolutionnaire algérienne. Pour l'occasion, la native de l'Essonne retrouve sa petite sœur, Oulaya Amamra, mais aussi Déborah Lukumuena.
Laurent Schenck