吴佩柔出生于福州，在台湾台北市长大，2008年考入中央戏剧学院表演本科班 。
2012年，出演描写江南制造局发展历程的大型工业题材史诗剧《大国船梦》，在剧中饰演柳原真子 ；同年，出演刘蓓、姚橹主演的亲情情感剧《你是我的亲人》。
2013年，与张翰、秋瓷炫合作主演都市励志情感剧《华丽上班族》，饰演家世显赫的富家千金琪琪 ；10月，与叶祖新、蒋梦婕共同主演时尚都市爱情剧《说好的幸福》，在剧中饰演富二代丁嘉琳 。2014年11月6日，出演的电影处女作《全城通缉》上映，在片中饰演唐越的未婚妻徐雅 。
2015年5月，主演都市励志轻喜剧《侯天明的梦》，在剧中饰演侯天明的同事、罗丹的女友章小优 。
2016年10月，在贵州卫视《故事中国》节目为纪念红军长征胜利80周年播出的长征之雪山“小太阳”特辑中，饰演卫生员小太阳，为战友们照亮了前行的道路 。2018年3月，与周渝民、迪丽热巴合作出演武侠言情剧《烈火如歌》，在剧中饰演委身于品花楼的落魄名门凤细细 ；9月，主演古装科幻网剧《颤抖吧阿部之朵星风云》，在剧中饰演新一代机器人、冷酷的女杀手小八。
2019年8月，出演由梦继执导的都市情感剧《遇见幸福》，在剧中饰演温婉知性的职场精英苏茜 。
2020年8月，与盛一伦、王子文合作主演古装玄幻剧《太古神王》，在剧中饰演高冷绝尘的大师姐若欢 。
2016年，吴佩柔出席乐视 FFZERO概念车 发布会 。
2016年，吴佩柔出席中国国际时装周2017卡宾时装秀 。
吴佩柔生活里是个低调、内敛、阳光的姑娘，在表演工作中却有着异于常人的热情和释放。自出道以来，塑造人设百变而不重复，让观众看到一个在角色间自由切换游走，演技纯熟自然，美丽却不张扬的女孩。在《烈火如歌》中首次以古装形象示人的吴佩柔又以自身温婉可人的形象赋予角色风细细，将这位名门闺秀的被迫落入青楼演绎的淋漓尽致获得广大观众的好评 。（网易娱乐 评）
吴佩柔作为新生代女演员，出演过不少令人印象深刻的影视作品。而在最近热播的《太古神王》中，有观众表示看到吴佩柔在该剧中饰演的超飒师姐令人眼前一亮，认为她自带仙气、眼神犀利，很符合大师姐若欢高冷绝尘的气质，更引发大众热议和期待 。（北青网 评）