Premier prix de danse au Conservatoire de l'Opéra de Paris en 1943, elle rentre dans la troupe de
Roland Petit. Premier prix de comédie au Conservatoire d'Art Dramatique, Dany Robin, était le type même de l'ingénue des années 50.
Elle débute au cinéma dans un film de Marc Allégret, Lunegarde. Remarquée en 1943 par Marcel Carné, elle tourne dans un second rôle des Portes de la Nuit. Mais c'est avec Le silence est d'or de
René Clair qu'elle gagnera ses galons de stars.
Elle tournera aux côtés de
Louis Jouvet dans
Les amoureux sont seuls au monde d'
Henri Decoin en 1947, ou dans
Une histoire d'amour de Guy Lefranc. Le public sera sous le charme de la jeune bohémienne qu'elle interprète en 1954, dans
Cadet Rousselle d'André Hunebelle.
Dany Robin mettra fin à sa carrière cinématographique après un dernier rôle dans L'Étau (Topaz) d'
Alfred Hitchcock en 1969 et fera sa dernière apparition sur les planches, pendant l'été 1994, avec le Bal des voleurs, une pièce de
Jean Anouilh, dans le cadre du festival d'Anjou.
Elle a été mariée longtemps à l'acteur Georges Marchal. Les deux ex-époux reposent non loin l'un de l'autre au cimetière de Montfort-l'Amaury dans les Yvelines, le village où ils vécurent longtemps heureux dans un château du XVIIIe siècle, qu'ils ne cesseront de restaurer. Ils eurent deux enfants.
Dany Robin épousa par la suite Michael Sullivan, l'impresario irlandais des premiers James Bond, qui l'accompagnera dans la mort, survenue lors de l'incendie de leur appartement parisien du Trocadéro, rue du Cdt Schloesing, au-dessus du cimetière de Passy.
Elle aura tourné au total 74 films et joué 35 pièces.