殷旭出生于辽宁省鞍山市， 从小开始学习舞蹈，14岁的是她离开鞍山，一人来到北京继续学习舞蹈；2000年，顺利考入北京电影学院表演系本科 。
2009年，参演章子怡、范冰冰、何润东主演的爱情喜剧片《非常完美》，饰演电梯小朋友的妈妈，从而正式复出 。2012年，出演孙恺凯执导的古装穿越剧《唐朝好男人》，在剧中饰演大唐的兰陵公主 。
2013年，主演麒麟执导的动作爱情片《古墓兽影》，殷旭饰演性格坚韧、容颜俏丽且情感曾受挫折，但仍重情重义的戴慧 ；2014年5月28日，在“STYLE-2014风格盛典”中殷旭获得“新锐风格明星”奖 。
2017年7月12日，主演由虎子执导的年代抗战剧《红》杀青，殷旭在剧中饰演从小深受西方民主自由思想影响，性格直爽率真，爱恨分明的大家小姐孟珮琳 ；8月，与杨子姗、郑恺合作出演金晔执导的都市情感剧《好久不见》 。
2018年1月，其参演靳东、江疏影、李宗翰主演的都市情感剧《恋爱先生》在东方卫视播出，饰演外表强悍、内心善良且渴望被保护的女孩陈静 ；7月19日，参演秦岚、聂远、吴谨言主演的大型古装剧《延禧攻略》，殷旭在剧中饰演方姑姑一角。
2015年12月29日，殷旭在北京电视台参加了“母亲水窖爱聚15年”公益晚会，晚会上一直致力于慈善事业的演员殷旭号召大家要节约用水，为母亲水窖尽自己所能做出一些贡献 。
殷旭在电视剧《芈月传》中将足智多谋、周旋于数人之间的卫良人饰演得活灵活现，对于殷旭来说，内心戏是最多的，她表面上风平浪静，心里面却波澜起伏，而殷旭张弛有度的难捏，完美呈现了卫良人这个角色，她还因不俗的演技得到了大家的肯定与喜爱 。而生活中的她，显然比银幕上的形象有着更加随性、洒脱的气质 。（网易娱乐、新京报评）
殷旭在一组生日写真中，皮肤白皙，氧气十足，干净清爽的丸子头透露出随性自然的美感、俏皮活力，整体造型简单大气，气质迷人 。（凤凰网评）
