Бонита Гренвилл родилась в Чикаго 2 февраля 1923 года в актёрской семье, в связи с чем её карьера актрисы началась довольно рано - в девятилетнем возрасте. Одними из первых фильмов с её участием стали «Кавалькада» (1933) и «Маленькие женщины» (1933), а спустя три года она снялась в фильме «Эти трое», за роль в котором была номинирована на премию «Оскар» за лучшую женскую роль второго плана.
В 1938 году Бонита Гренвилл сыграла Нэнси Дрю в фильме «Нэнси Дрю - Детектив». Фильм стал очень успешным, и в дальнейшем актриса исполнила эту роль ещё в трёх кинокартинах.
В 1940-х годах Гренвилл продолжала активно сниматься, появившись в фильмах «Вперед, путешественник» (1942) и «Дети Гитлера» (1943), а к концу десятилетия её карьера пошла на спад.
В 1942 году Бонита Гренвилл стала главной героиней романа «Бонита Гренвилл и тайна Звёздного острова», написанного Кэтрин Хэйсенфельт. Книга был рассчитан на подростковую аудиторию, а главная героиня очень напоминала её персонаж Нэнси Дрю. Роман стал востребованной у аудитории, и до 1947 года было выпущено ещё несколько книг из этой серии.
В 1947 году актриса вышла замуж за Джека Рейтера, который был продюсером некоторых фильмов с её участием. В 1954 году Гренвилл, с упадком её кинокарьеры, выступила в качестве продюсера в телесериале «Лесси». В этом сериале, показ которого продолжался до 1974 года, актриса снялась в нескольких эпизодах и выступила рассказчиком в некоторых сериях. Последней её киноработой стала эпизодическая роль в фильме «Легенда об одиноком рейнджере» в 1981 году.
Джек Рейтер умер в 1984 году. Бонита Гренвилл умерла 11 октября 1988 года в Санта-Монике в возрасте 65 лет, от рака лёгких. Похоронена вместе с мужем на кладбище Святого креста.
За вклад в киноиндустрию Бонита Гренвилл удостоена звезды на Голливудской аллее славы.