Née le 16 janvier 1950 à Houston, au Texas, Debbie Allen grandit un temps au Mexique, où sa mère l'installe avec sa famille pour la soustraire à la ségrégation raciale alors en vigueur au Texas, et y suit sa première formation classique au Ballet Nacional de Mexico. Diplômée de l'université Howard en interprétation et mise en scène, elle mène d'abord une carrière de danseuse et actrice à Broadway avant de percer à la télévision dans la série Fame au début des années 1980, où elle incarne la professeure de danse Lydia Grant tout en amorçant sa carrière de réalisatrice. Elle enchaîne les postes de réalisatrice et productrice exécutive sur de nombreuses séries, dont A Different World, The Fresh Prince of Bel-Air, Everybody Hates Chris, That's So Raven, Girlfriends, Scandal et How to Get Away with Murder. Depuis 2015, elle est productrice exécutive, réalisatrice et actrice récurrente sur Grey's Anatomy, où elle incarne le Dr Catherine Avery. Au cinéma, elle produit Amistad de Steven Spielberg, nommé aux Oscars, et réalise notamment le téléfilm Christmas on the Square en 2020, récompensé de l'Emmy du meilleur téléfilm.
Sa formation initiale de danseuse classique, acquise au Mexique puis à la Houston Ballet Foundation, façonne durablement son approche de la mise en scène télévisuelle, en particulier sa capacité à filmer le mouvement et la chorégraphie. Son expérience d'actrice sur Fame, où elle a dû composer avec l'exigence de jouer et de réaliser simultanément, a forgé sa méthode de direction d'acteurs, fondée sur une compréhension intime du langage des interprètes plutôt que sur une approche uniquement technique.
Debbie Allen conjugue un sens aigu du mouvement et du rythme, hérité de sa formation chorégraphique, avec une attention particulière portée à la direction d'acteurs et à l'émotion des scènes dramatiques, notamment sur les séries médicales comme Grey's Anatomy. Sa double casquette de productrice exécutive et de réalisatrice lui permet d'intervenir sur l'ensemble de la production, de la conception artistique au choix des autres réalisateurs de la saison.
Debbie Allen a remporté six Emmy Awards au cours de sa carrière sur un total de vingt et une nominations, ainsi qu'un Golden Globe, cinq NAACP Image Awards, un Drama Desk Award, un Astaire Award du meilleur danseur et un Olivier Award. Elle reçoit en 2021 le Governors Award de la Television Academy pour l'ensemble de sa contribution au médium télévisuel, et en octobre 2025 le Governors Award des Oscars.
Steven Spielberg, avec qui elle collabore sur Amistad en tant que productrice, compte parmi ses collaborateurs les plus marquants au cinéma. Sur Grey's Anatomy, elle travaille en étroite collaboration avec la créatrice Shonda Rhimes depuis 2015, occupant à la fois les fonctions de réalisatrice, productrice exécutive et actrice récurrente.
La formation et la transmission artistique, en particulier auprès de jeunes talents issus de communautés marginalisées, traversent l'ensemble de la carrière de Debbie Allen, de Fame à sa propre académie de danse fondée en 2001. La résilience et l'excellence face à l'adversité, souvent incarnées par des personnages ou de jeunes artistes en formation, constituent également une constante de son travail de réalisatrice et de mentor.