Грей родилась в 1878 году в Ирландии, в семье художника, и была младшей из пяти детей. Она провела большую часть детства в Ирландии и Лондоне. Она посещала художественную школу, где училась рисованию. После смерти отца, в 1900 году Эйлин впервые посетила Париж, где в тот момент проходила всемирная выставка. Главенствующим стилем выставки в том году стал арт-нуво, и среди прочих архитекторов в экспозиции присутствовали работы Чарльза Ренни Макинтоша, которые восхитили Грей. Вскоре после этого Эйлин переехала в Париж со своими друзьями из художественной школы, Гевином и Брюсом. Там она продолжила обучение в Академии Жюлиана и Академии Коларосси. Вскоре она начала понимать, что курсы рисования не удовлетворяют ее потребностям.

Тогда Эйлин начала экспериментировать. Она научилась работать с эмалью, однако долгое время нигде не выставляла свои работы (впервые выставила их только когда ей было 36 лет). Также она увлекалась декорированием. В 1917 году Эйлин получила свой первый заказ как дизайнер, ее наняла миллионерша Матье Леви. Процесс обустройства апартаментов мадам Леви на улице rue de Lota занял у Грей 4 года. Она сама спроектировала почти всю мебель (в том числе знаменитое кресло Bibendum), ковры и лампы, и установила на стенах лакированные панели.

Работа на мадам Леви обеспечила Грей собственными средствами, а также принесла славу в качестве дизайнера мебели. Вскоре после этого Эйлин заинтересовалась архитектурой. Вместе с Даном Бадовичи они спроектировали дом E-1027, построенный в Рокбрюн-Кап-Мартен. Грей также сделала мебель для этого дома, в том числе стол E-1027, который наряду с креслом Bibendum входит в число ее самых известных работ.

Позже, уже в одиночку, Эйлин спроектировала и построила свой собственный дом Tempe à Pailla, ставший одной из икон модернисткой архитектур. Дом и все его внутренности были организованы так, чтобы Грей было максимально удобно жить и работать, при этом она могла постоянно менять интерьер за счет многофункциональной мебели.

В 1932 году она ушла, захватив с собой только одежду и столик E1027. Ле Корбюзье вскоре поселился на вилле на несколько дней… и покрыл белоснежные стены фресками. Образ гармоничного, наполненного светом корабля был уничтожен. Грей в отчаянии написала вандалу гневное письмо, требуя убрать росписи. Но ни он, ни Бадовичи не отреагировали. Тогда Грей построила другой дом, уже для себя одной — виллу Tempe à Pailla в Ментоне, тоже на Лазурном Берегу. Кстати, когда Бадовичи скончался в 1956 году, Ле Корбюзье тут же выкупил E1027 — поблизости от виллы уже стоял его Кабанон.

Когда Грей после войны вернулась во Францию, выяснилось, что ее дома и квартиры разграблены, многое из созданного ею погибло. Она жила тихо, в полном забвении, пока в 1968 году знаменитый историк архитектуры Джозеф Рикверт не написал о ней статью. Начались выставки, посыпались приглашения, предметы стали появляться на торгах. Но Грей, которой было уже за 90, отнеслась к этой суете со своим обычным аристократическим равнодушием. Рекорды аукционов не трогали Эйлин: она сама знала себе цену.

В 2009 году на Christie’s продавали коллекцию Ива Сен-Лорана (Yves Saint-Laurent) и Пьера Берже (Pierre Bergé). Одним из самых дорогих лотов стало кресло Dragons от Эйлин Грей. Оно ушло за 28 млн долларов — столько за предмет мебели XX века еще никогда и нигде не давали. Кресло это, из дерева и кожи, по признанию критиков, больше похоже на символистскую скульптуру, чем на предмет интерьера.