É uma atriz, diretora e roteirista britânica. Ela apareceu em vários filmes de drama de época, como Albert Nobbs (2011), Anna Karenina (2012), The Danish Girl (2015), e Vita and Virginia (2018). Ela recebeu maior reconhecimento por seus papéis na série dramática de época da BBC Call the Midwife (2013–2017) e na série dramática de época da Netflix, The Crown (2019–2020).

Fennell também é conhecida como showrunner da segunda temporada da série de suspense da BBC America Killing Eve (2019), que lhe rendeu duas indicações ao Primetime Emmy Award. Ela ganhou ainda mais aclamação por escrever, dirigir e produzir o filme de suspense Promising Young Woman (2020), pelo qual recebeu três indicações ao Oscar: Melhor Filme, Melhor Diretor e Melhor Roteiro Original. Ela é a primeira mulher britânica a ser indicada pela Academia por direção.