Από την παιδική της ηλικία η Κέλι ονειρευόταν να κάνει καριέρα στο θέατρο. Ήδη στα δώδεκά της είχε εμφανιστεί στον πρωταγωνιστικό ρόλο του θεατρικού Don’t Feed the Animals που ανέβασε η τοπική θεατρική ομάδα. Στα 18 της δεν κατάφερε να μπει στο κολέγιο Μπένινγκτον, λογω των χαμηλών της βαθμών στα μαθηματικά, κάτι που την ώθησε στο να ακολουθήσει το όνειρό της να γίνει ηθοποιός. Κατά συνέπεια απαγγέλοντας ένα μονόλογο από το θεατρική παράσταση The Torch-Bearers, που είχε συγγράψει ο θείος της Τζόρτζ, κατάφερε να μπει στην Αμερικανική ακαδημία των δραματικών τεχνών.

  

Η Κέλι δούλεψε ως μοντέλο για να συντηρήσει τις σπουδές της και εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο Μπρόντγουεϊ στο πλευρό του Ρέιμοντ Μάσεϊ στο θεατρικό του Στρίντμπεργκ , Ο Πατέρας. Μετά την αποφοίτησή της το 1948 ο σκηνοθέτης Ντέλμπερτ Μαν την προσέλαβε για τον πρωταγωνιστικό ρόλο στην τηλεοπτική μεταφορά του μυθιστορήματος του Σίνκλερ Λιούις Μπέθελ Μέριντεϊ. Η επιτυχία αυτής της παραγωγής για την τηλεόραση, που ότι είχε αρχίσει να μπαίνει πλέον στη ζωή των Αμερικανών, την οδήγησε στον πρώτο κινηματογραφικό της ρόλο στην ταινία Δεκατέσσερεις ώρες αγωνίας (Fourteen Hours, 1951). Ο ρόλος αυτός ήταν μικρός και η Γκρέις πέρασε απαρατήρητη με αποτέλεσμα να μην έχει άλλες προσφορές για κινηματογραφικούς ρόλους για κάμποσο καιρό.

Ένα χρόνο αργότερα επικοινώνησε μαζί της ο παραγωγός κι αργότερα σκηνοθέτης Στάνλεϊ Κρέιμερ, ο οποίος της προσέφερε ένα ρόλο στο πλάι του Γκάρι Κούπερ στην ταινία Το τρένο θα σφυρίξει τρεις φορές (High Noon, 1952), που επρόκειτο να σκηνοθετήσει ο Φρεντ Τσίνεμαν. Η ταινία είχε μεγάλη επιτυχία και της χάρισε μεγάλη δημοτικότητα. Επόμενος της στόχος ήταν η οντισιόν για την ταινία του Τζον Φορντ, Μογκάμπο, όπου θα πρωταγωνιστούσε πλάι στον Κλαρκ Γκέιμπλ και την Άβα Γκάρντνερ. Η Τζιν Τίρνεϊ που είχε προσληφθεί αρχικά αποφάσισε να αφήσει το ρόλο λόγω της ψυχολογικής αστάθειας που την ταλαιπωρούσε εκείνη την περίοδο. Η οντισιόν της Κέλι ήταν επιτυχημένη και ο ρόλος ήταν δικός της.

Δυο μήνες αργότερα το συνεργείο και οι συντελεστές της ταινίας βρέθηκαν στη Ναϊρόμπι της Κένυα για να ξεκινήσουν τα γυρίσματα. Το γεγονός ότι η ταινία γυριζόταν στην Αφρική αποτελούσε μεγάλο δέλεαρ για την Γκρέις. Η ταινία προβλήθηκε το 1953 και η Κέλι που είχε πλέον γίνει σταρ προτάθηκε για όσκαρ Β’ γυναικείου ρόλου. Η επιτυχία ακολούθησε όταν το 1954 πρωταγωνίστησε στη μεταφορά του θεατρικού του Φρέντρικ Νοτ Τηλεφωνήσατε Ασφάλεια Αμέσου Δράσεως (Dial M for Murder, 1954) με σκηνοθέτη τον Άλφρεντ Χίτσκοκ.

Κατά τη διάρκεια των γυρισμάτων ο Χίτσκοκ της μιλούσε συνέχεια για την επόμενή του ταινία με τίτλο Σιωπηλός Μάρτυς (Rear Window), εντυπωσιάζοντάς την σε τέτοιο βαθμό, ώστε να αρνηθεί την ευκαιρία να πρωταγωνιστήσει στο πλευρό του Μάρλον Μπράντο στην ταινία του Ηλία Καζάν Το λιμάνι της αγωνίας (On The Waterfront, 1954).

Ο Χίτσκοκ προσέλαβε την Κέλι για το Σιωπηλός Μάρτυς κι η Έυα Μαρί Σεντερμήνευσε το ρόλο της Ίντι στο πλευρό του Μπράντο. Ο Τζέιμς Στιούαρτ, συμπρωταγωνιστής της στην ταινία Σιωπηλός Μάρτυς, ενθουσιάστηκε με την ερμηνεία της. Το φιλμ έκανε πρεμιέρα τον Οκτώβριο του 1954 κι η Κέλι έλαβε διθυραμβικές κριτικές. Κατά τη διάρκεια του 1954 γύρισε άλλες δυο ταινίες και τις δυο με συμπρωταγωνιστή τον Γουίλιαμ Χόλντεν. Η πρώτη ήταν το Οι γέφυρες του Τόκο-Ρι (The Bridges at Toko-Ri) και η δεύτερη ήταν Η χωριατοπούλα (The Country Girl), βασισμένη στο ομώνυμο θεατρικό δράμα του Κλίφορντ Όντετς.

Εκτός από τον Χόλντεν στην ταινία πρωταγωνιστούσε και ο Μπινγκ Κρόσμπι στο ρόλο του αλκοολικού της συζύγου. Η Κέλι δεν ήταν η πρώτη επιλογή για το ρόλο. Πρώτη επιλογή ήταν η Τζένιφερ Τζόουνς που αναγκάστηκε να τον απορρίψει λόγω εγκυμοσύνης. Η Metro-Goldwyn-Mayer που έπρεπε να τη δανείσει στην εταιρία Paramount δεν της επέτρεπε να αναλάβει το ρόλο. Όταν όμως η Κέλι απείλησε να μαζέψει τα πράγματά της και να σπάσει το συμβόλαιό της με την εταιρία, της επέτρεψαν να λάβει μέρος στην ταινία.