Мэгги родилась в небольшом городке Уортингтоне, Огайо. Вторая из трёх детей Вэлинн и Рика Дениг, занимающихся семейным ювелирныи бизнесом. Её семья жила в 200-летнем доме, первом (один из видов коттеджей) в центральном Огайо. Она посещала «Уортингтонскую христианскую школу» до девятого класса и немного «Среднюю школу Томаса Уортингтона», где начала играть в школьных пьесах и любительском театре. Родители Мэгги развелись, когда ей было 16. Она бросила школу, чтобы переехать с матерью в Лос-Анджелес, в то время как ее младшие брат и сестра, Иэн и Марисса, продолжали жить с отцом. Мэгги с матерью в Лос-Анджелесе были часто стеснены в средствах, снимали кратковременное жилье и питались только самым необходимым.
Мэгги обзавелась агентом через неделю после приезда в Лос-Анджелес и записалась на занятия по актерскому мастерству. Она получила первую роль в 2001 в «Rachel’s Room», видео-сериале о делах, происходящих в спальне девочки-подростка, который был создан исполнительным продюсером сериала «Бухта Доусона». Следующую свою роль она сыграла в 2002 в сериале, который был остановлен еще до выхода в эфир первой серии. Заметной ролью Мэгги Грейс была в 2002 году роль в телефильме «Убийство в Гринвиче», основанном на реальной истории убийства 15-летней Марты Моксли. Грейс была номинирована на премию «Молодой актёр». Далее продолжала появляться на второстепенных ролях в различных сериалах и сниматься в эпизодических ролях в нескольких фильмах.
В середине 2004 агент Мэгги принес ей сценарий первой серии «Остаться в живых», и она получила роль Шеннон Рутерфорд после успешного прослушивания. В 2005 номинировалась на «Teen Choice Award for Choice TV Breakout Performance — Female», но проиграла Еве Лонгории в «Домохозяйках». Во время съемок первого сезона «Остаться в живых», Мэгги жила на Гавайах и подписала контракт на участие в фильме Туман, римейке фильма-ужасов 80-х с Джейми Ли Кёртис. В 2005 заняла 27-е место в Hot 100 журнала Maxim.
Следующая роль была в независимом фильме «Девушка из пригорода» (Suburban Girl), с Сарой Мишель Геллар и Алеком Болдуином в главных ролях. В 2007 снялась в фильме «Жизнь по Джейн Остин» (The Jane Austen Book Club), основанном на одноимённой новелле Карен Джой Фулер. В 2008 появилась в триллере «Заложница» с Лиамом Нисоном, который был в самом верху списка актеров, с которыми Мэгги хотела бы поработать и который она написала за 2 месяца до проб на эту роль.
Закончила съемки в новом фильме «Мэлис в Стране чудес», современной адаптации произведения Льюиса Кэррола «Алиса в стране чудес». Снялась в фильмах «Уроки полета» (Flying Lessons) и «Рыцарь дня» (Knight and Day) с Томом Крузом и Кэмерон Диаз в главных ролях. Получила роль Ирины в двух последних фильмах Сумеречной саги.
Ходили слухи об отношениях Мэгги с актером Иэном Сомерхолдером, исполняющем роль Буна Карлайла, сводного брата персонажа Мэгги, что якобы у них было свидание в апреле 2006. Но когда об этом спросили у Мэгги, то она сказала, что обожает его, но ей только 22 и ей рано даже задумываться о серьёзных отношениях.
В 2008 и 2009 она пару раз встречалась с Блейком Микоски (Blake Mycoskie), основателем TOMS Shoes, американской компании по производству обуви.
Воспитывает кота по кличке Ру, которого нашла вместе с Сомерхолдером в джунглях во время съемок «Остаться в живых». Мэгги много читает и подумывает о том, чтобы самой когда-нибудь заняться писательством.