Edna Purviance voit le jour la même année que le cinéma (1895) à Paradise Valley dans le Nevada; elle est la fille de Louise et Madison Gates Purviance. À trois ans, elle déménage avec sa famille à Lovelock (Nevada), où ils deviennent propriétaire d'un hôtel. En 1902, ses parents divorcent (sa mère se remarie plus tard avec un plombier allemand). À l'adolescence, Purviance développe un certain talent pour le piano. Elle quitte Lovelock en 1913 pour l'université d'économie de San Francisco.
En 1915, Charlie Chaplin travaille sur son second film pour les Essanay Studios à Niles en Californie. Alors qu'il cherche une « leading lady », un second rôle féminin pour
Charlot fait la noce, un de ses associés remarque Purviance au Tate's Café à San Francisco. Chaplin la rencontre et lui offre le rôle, même s'il la trouve trop sérieuse pour un rôle comique.
La collaboration Chaplin-Purviance se poursuit pendant 35 films, y compris le premier long-métrage de Chaplin, The Kid. Sa dernière participation pour Chaplin sera également son premier rôle principal dans L'Opinion publique. Edna Purviance tourne ensuite pour le film inachevé
A Woman of the Sea, réalisé par
Josef von Sternberg et produit par Chaplin, et le film français Éducation de Prince (1926). Elle prend ensuite sa retraite d'actrice.
Chaplin et Purviance connurent une affaire sentimentale lors de la période des films Essanay et Mutual en 1916-1918. Chaplin reste attaché à Purviance, et continue de la payer jusqu'à sa mort par cancer le 13 janvier 1958.
Edna Purviance a épousé John Squire, un pilote de la Pan American, de 1938 à sa mort en 1945.
Edna Purviance est enterrée au Grand View Memorial Park Cemetery à Glendale, en Californie.