Fille de Michael Francis Dockery et de Lorraine Witton, Michelle Dockery est scolarisée à la Chadwell Heath Foundation School, désormais dénommée Chadwell Heath Academy. Elle est membre du National Youth Theatre et suit une formation à la Guildhall School of Music and Drama avant de recevoir son diplôme en juillet 2004.
Michelle Dockery commence sa carrière au Royal National Theatre. En 2006, elle reçoit un prix au Ian Charleson Awards pour sa performance dans Pillars of the Community au National Theatre. Elle fait ses débuts à la télévision dans le rôle de Susan Sto Helit sur Sky One dans Les Contes du Disque-Monde en 2005.
L'actrice apparaît dans Burnt by the Sun au National Theatre pour lequel elle reçoit le prix de la meilleure actrice aux Olivier Award.
En 2008, sur Channel 4, elle joue Kathryn dans The Red Riding Trilogy et est apparue dans Waking the Dead. En 2009, Michelle Dockery obtient le rôle principal, Anne, une gouvernante, dans le téléfilm Le Tour d'écrou.
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