Debicki wurde in Paris als älteste Tochter eines polnischen Vaters und einer australischen Mutter geboren. Als sie fünf Jahre alt war, zog die Familie nach Melbourne. Am Victorian College of the Arts der Universität Melbourne machte sie 2010 einen Abschluss in Englisch und Schauspiel.
Ihre erste Filmrolle hatte Debicki 2011 in der australisch-britischen Filmkomödie Die Trauzeugen als Maureen. Kurz nach ihrem Universitätsabschluss schickte sie ein Demotape an Baz Luhrmann für eine Rolle in seinem Film Der große Gatsby. Nach dem Vorsprechen in Los Angeles wurde sie im Mai 2011 als Besetzung der Jordan Baker in dem Film angekündigt.
2017 übernahm sie in der Comic-Verfilmung Guardians of the Galaxy Vol. 2 die Rolle der Ayesha.
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