Шрея Дханвантари родилась 29 августа 1988 года в Хайдарабаде в телугуязычной семье. Уже в младенчестве она вместе с родителями переехала в Дубай, а затем жила на Ближнем Востоке и в Дели. Инженерное образование она получила в NIT Warangal, окончив факультет электроники и телекоммуникаций — редкий для индийской актрисы академический бэкграунд, который позже стал частью её публичного образа.
Её путь в индустрию начался с участия в конкурсе Femina Miss India South 2008, где она стала первой вице-мисс, а затем вошла в число финалисток Miss India. Вскоре после этого Шрея дебютировала в телугу-кино, снявшись в фильме Josh (2009), а затем в Sneha Geetham. Несмотря на ранний старт в южной индустрии, со временем она сместила фокус на хинди-проекты.
Болливудский дебют актрисы состоялся в фильме Why Cheat India (2019) с Эмраном Хашми. Однако настоящий прорыв произошёл благодаря OTT-платформам. В сериале The Family Man (2019–2021) она сыграла Зою, сотрудницу разведки, и привлекла внимание сдержанной, уверенной игрой. Её исполнение журналистки Сучеты Далал в биографическом сериале Scam 1992 (2020) получило особенно высокие оценки критиков за точность, интеллектуальную строгость и эмоциональную сдержанность.
В 2021 году Шрея появилась в драматическом сериале Mumbai Diaries 26/11, где исполнила роль Манси. Проект, посвящённый событиям террористических атак в Мумбаи, закрепил за ней репутацию актрисы, способной работать с тяжёлым материалом и ансамблевыми составами. Параллельно с актёрской карьерой она проявила себя как писатель, выпустив книгу Fade To White.
