Народилась 10 серпня 1923 року в Голлівуді, Лос-Анджелес, Каліфорнія, в родині страхового агента Гарольда Чевертона Луїса та театральної акторки Еффі Грем, яка у 1914—1915 роках з Елом Джолсоном грала в мюзиклі «Dansing Around» в нью-йоркському театрі «Winter Garden». Дідом з боку матері був Джон С. Грем, актор, власник театру та редактор газети з Юти.
1941 року закінчила середню школу Беверлі-Гіллз, після чого відомий голлівудський агент Генрі Вілсон підписав з нею семирічний контракт. «Він підійшов до мене, коли я збиралася переходити вулицю, — згадувала пізніше акторка. — Я була трохи налякана, мені було 16 чи 17 років. Він підписав зі мною контракт без кінопроби. Я почувалася неначе в казці про Попелюшку». Тоді ж як псевдонім вона обрала ім'я Ронда Флемінг.
З'явившись в епізодичних ролях у трьох стрічках продюсера Девіда Селзніка, вона врешті отримала значнішу роль у трилеріАльфреда Гічкока«Заворожений» (1945), за якою були роботи в картинах «Гвинтові сходи» (1946) та «З минулого» (1947). Перші свої головні ролі вона виконала в пригодницькій стрічці «Острів пригод» (1949) та фільмі-мюзиклі «Янкі з Коннектикуту при дворі короля Артура» (1949), на роль у якому планувалася Діна Дурбін, і де Флемінг змогла продемонструвати свої вокальні дані у дуеті з Бінгом Кросбі. Це також був її перший кольоровий фільм, після якого її стали називати Королевою Техніколору.
Протягом 1950—1960-х років Флемінг залишалася дуже затребуваною в кіно, особливо у вестернах, ролями в яких вона найбільш запам'яталася публіці. Серед них фільми «Останній форпост» (1951) з Рональдом Рейганом, «Партнер Теннессі» (1955), «Перестрілка в О.К. Кораль» (1957) з Бертом Ланкастером та Кірком Дугласом, «Псевдонім Джессі Джеймс» (1959). Також помітні роботи в таких стрічках як «Змія Нілу» (1953) та «Королева Вавилону» (1955), де Флемінг втілила Клеопатру та Семіраміду відповідно, «Відтінок шарлатового» (1956), «Поки місто спить» (1956), «Вбивця на свободі» (1956), «Історія Бастера Кітона» (1957) з Дональдом О'Коннором та «Повстання рабів» (1960), в якому вона втілила Св. Фабіолу.
1958 року Ронда Флемінг записала музичний альбом «Rhonda», перевиданий 2008 року під назвою «Rhonda Fleming Sings Just For You».
Її останньою появою на екрані стала епізодична роль Едіт фон Секондберг в пародії на шпигунські фільми «Оголююча бомба» (1980) з Доном Адамсом та Сільвією Крістель у головних ролях, а також роль у короткометражці «В очікуванні вітру» (1990).