Nata a Blackpool nel 1986, dà il volto a Clara Oswald nella settima stagione di Doctor Who. Attrice molto promettente sin dai suoi esordi con la compagnia teatrale Yer Space, ha avuto subito un discreto successo in Gran Bretagna. Prima si è ritagliata un ruolo importante nella celebre soap inglese Emmerdale, poi ha debuttato in pompa magna sul grande schermo in Captain America nel 2011.

Prima di approdare in Doctor Who la Coleman ha avuto anche una parte importante in Titanic, miniserie firmata dal Julian Fellowes di Downton Abbey. Curiosità sulla sua vita privata: è fidanzata con Richard Madden, noto ai fan de Il trono di spade (Game of Thrones) nei panni di Robb Stark.