Шерил Ли родилась 22 апреля 1967 года в городе Аугсбург (Бавария, Германия) в семье художницы и архитектора. Её младшая сестра — учительница игры на пианино.
Детство Шерил прошло в городе Боулдер (штат Колорадо, США). В детстве она мечтала стать танцовщицей, но занятия танцами пришлось оставить из-за нескольких травм и операций. В пятнадцать лет сыграла в школьной постановке пьесы «Дурное семя» (англ. «The Bad Seed»). В 1985 году после окончания школы (Fairview High School) она поступила в Американскую Академию Драматических Искусств (англ. American Academy of Dramatic Arts) в Пасадене. Затем Шерил переезжает в Сиэтл, где начинает работать в театре и через некоторое время знакомится с режиссёром Дэвидом Линчем. В 1989 году переезжает в Лос-Анджелес.
Шерил замужем за музыкантом Джессом Даймондом (англ. Jesse Diamond), они с мужем воспитывают сына Элайю (англ. Elijah, родился 2 мая 2000 года).
Дебют в кино для Шерил состоялся в 1990 году с эпизодической роли в комедии режиссёра Лоуренса Кэсдана «Я люблю тебя до смерти». Имя Шерил даже не было упомянуто в титрах.
В этом же году Дэвид Линч предлагает ей сыграть Лору Палмер в пилотной серии телесериала «Твин Пикс». Также специально для Шерил Девид Линч вводит в сценарий нового персонажа Мэдди Фергюсон — кузину покойной Лоры Палмер. Через два года Шерил возвращается к своей героине Лоре Палмер в приквеле «Твин Пикс: Сквозь огонь иди со мной».
Одной из выдающихся ролей Шерил стала роль известной женщины-фотографа Астрид Кирхнер в биографическом фильме «Пятый в квартете» (1994) о раннем периоде творчества группы The Beatles. В интервью о фильме актриса призналась, что до съёмок она не интересовалась музыкой Битлз, а о своей героине и её связи с Битлз узнала впервые. Лучше понять характер Кирхер ей помогла встреча с ней перед началом съёмок.
В 1995 году Шерил была занята в драме «Записки из подполья» — экранизации одноименного романа Фёдора Михайловича Достоевского. В 1998 году вместе Джеймсом Вудсом и Дэниэлом Болдуином снималась в фильме Джона Карпентера «Вампиры». Роль проститутки Катрины, которая постепенно становилась вампиром, принесла Шерил номинацию на премию «Сатурн» (приз Академии научной фантастики, фэнтези и фильмов ужасов США) в категории «Лучшая актриса второго плана».
В 1996 году Шерил сыграла роль Хельги Нот в фильме «Мать-Ночь» — экранизации романа Курта Воненгута «Мать Тьма».
Помимо съёмок в кино Шерил играет в театре, одной из самых значительных её ролей стала роль в нью-йоркской постановке «Саломеи» (Salome) 1992 года, где её партнёром на сцене был Аль Пачино.