Camille Sullivan naît le 6 juillet 1975 à Vancouver (Colombie-Britannique – Canada). Passionnée par le monde du spectacle et de l’image, la jeune fille effectue sa scolarité dans une école secondaire des arts à Toronto avec une spécialisation en arts visuels. Puis elle étudie le théâtre à l’University of British Columbia à Vancouver.

C’est à la fin des années 1990 que la comédienne fait ses premiers pas devant les caméras en apparaissant dans plusieurs séries comme La Loi du colt et First Wave. En 2000, Camille Sullivan tourne dans ses premiers films pour le cinéma. D’un côté, la comédie Les Embrouilles de Will de Scott Alexander et Larry Karaszewski avec Dave Chapelle et Danny DeVito. De l’autre, le décalé Bêtes de scène de Christopher Guest avec Parker Posey et Catherine O’Hara. Dans un autre genre, elle donne également la réplique à Ashton Kutcher dans le thriller L’Effet papillon d’Eric Bress et J. Mackye Gruber (2004).

Au cours des années 2000, l’actrice se distingue surtout par ses rôles marquants dans plusieurs séries notamment Intelligence où elle interprète le rôle de Francine Reardon mais aussi Shattered avec le personnage de la Détective Amy Lynch.

Au cinéma, Camille Sullivan tire son épingle du jeu avec plusieurs films comme Sisters & Brothers de Carl Bessai (2011) qui lui permet de remporter l’UBCP Award de la meilleure actrice dans un premier rôle.

En 2013, la comédienne occupe l’un des premiers rôles de la série Red Widow avec le personnage de Newton. Toujours pour la télévision, Camille Sullivan livre des prestations remarquées dans plusieurs mini-séries telles que The Disappearance (2017) et Unspeakeable (2019).

Au cours des années 2020, l’actrice élargit ses rôles au cinéma dans des registres différents. Le grand public la retrouve aussi bien dans le genre horrifique (Hunter Hunter de Shawn Linden – 2020) que le film familial (Une amie au poil de Katt Shea – 2022).

Également au casting de la série Shoresy le temps d’une douzaine d’épisodes entre 2022 et 2024, Camille Sullivan se fait remarquer en 2025 avec son rôle dans Shelby Oaks de Chris Stuckmann aux côtés de Sarah Durn, qui confirme une nouvelle fois son aisance dans le cinéma d’horreur.