Née dans le Val-d'Oise, de parents français et irlandais, Alison Wheeler apprend la comédie au cours Florent ainsi qu'au Studio Pygmalion, tout en étudiant les lettres modernes. Elle fait ses débuts à la télévision en co-présentant en 2006, aux côtés notamment de Louise Bourgoin, Kawaï, une émission diffusée sur Filles TV. Cinq ans plus tard, elle décroche son premier rôle au cinéma dans Mon père est femme de ménage, où elle est la grande sœur du jeune héros. Sa prestation lui vaut d'être présélectionnée aux Césars 2012 pour le prix du meilleur espoir féminin.Après la télévision et le cinéma, Alison Wheeler se lance sur internet où elle se fait connaître grâce au collectif Studio Bagel. Tout en enchaînant les petits rôles sur grand écran (Cloclo, Les Trois frères, le retour, À toute épreuve), elle devient un visage récurrent de Canal+ dès 2013.