Louise Brealey, née le 27 mars 1979 à Bozeat dans le Northamptonshire, est une actrice britannique.
Elle est née en Bozeat, dans le Northamptonshire, en Angleterre, où elle étudie l'histoire à Cambridge. Elle travaille d'abord à Londres, en tant que journaliste pour le magazine Première UK. Sa volonté de devenir actrice la mène à suivre une formation à l'Institut Lee Strasberg à New York. Puis, de retour à Londres, elle s'inscrit aux cours du professeur Philippe Gaulier.
Brealey fait ses débuts à la télévision dans le rôle d'une infirmière, Roxy Bird, au cours de deux saisons de Casualty, une série de la BBC. En 2005, elle joue aussi Judy Smallweed dans l'adaptation de la BBC, Bleak House. En 2007, elle a joué dans la série dramatique Mayo, annulée par la BBC après une seule saison, mais la série s'en est mieux tirée aux États-Unis.
De 2010 à 2017, elle joue la pathologiste Molly Hooper dans la série télévisée de Steven Moffat et Mark Gatiss, Sherlock.
En 2013, elle joue dans la série télévisée britannique Londres, police judiciaire.
2005 : The English Harem : Suzy
2002-2004 : Casualty : Roxanne Bird
2005 : Bleak House : Judy Smallweed
2006 : Mayo : Harriet 'Anorak' Tate
2008 : Londres, police judiciaire : Joanne Vickery
2010-2017 : Sherlock : Molly Hooper
2012 : The Charles Dickens Show : Nelly Trent/Scrooge/Tiny Tim
2013 : Father Brown : Eleanor Brown
2014 : Ripper Street saison 3 : Dr Amélia Frayn
2018 : A Discovery of Witches : Gillian Chamberlain
2020 : Meurtres au Paradis Saison 9 - Episode 2 "L'enfant terrible" : Donna Harman
2023 : Lockwood and Co. : Pamela Joplin
2026 : Harry Potter : Mme Bibine