Neslihan Atagül, 20 Ağustos 1992 tarihinde İstanbul’da dünyaya geldi. Henüz genç yaşlarda oyunculuğa adım atan sanatçı, 2006 ile 2010 yılları arasında ekranlarda yer alan Yaprak Dökümü dizisinde Deniz karakteriyle izleyicilerin karşısına çıktı.
2010 yılında İlk Aşk filmiyle sinema dünyasına da adım atan Atagül, bu ilk uzun metrajlı deneyiminde gösterdiği performansla Altın Koza Film Festivali’nden Umut Veren Genç Kadın Oyuncu Ödülü’nü kazandı. Ardından Yeditepe Üniversitesi Tiyatro Bölümü’nde eğitimine devam ederken, 2011-2013 yılları arasında yayınlanan Hayat Devam Ediyor dizisinde Şirin Bakırcı rolünü üstlendi.
2012 yılında Yeşim Ustaoğlu’nun yönetmenliğini yaptığı Araf filminde Özcan Deniz’le başrolü paylaşan Atagül, Zehra karakteriyle büyük bir çıkış yaptı. Bu rol sayesinde uluslararası birçok ödülün sahibi oldu. 45. Sinema Yazarları Derneği Ödülleri’nde Cahide Sonku En İyi Kadın Oyuncu Ödülü’nü alırken, Tokyo Uluslararası Film Festivali’nde En İyi Kadın Oyuncu ödülünü kazandı. Aynı yıl içinde farklı festivallerde de birçok ödüle layık görüldü.
2013-2014 yılları arasında Fatih Harbiye dizisinde, 2015-2017 yılları arasında ise Kara Sevda dizisinde karşımıza çıkan Atagül, Aralık 2019’da yayınlanan Sefirin Kızı dizisinde Nare karakterini canlandırdı. Sağlık sorunları nedeniyle diziden ayrılmak zorunda kalan sanatçı, bu performansıyla Uluslararası İzmir Film Festivali’nde ve DIAFA Arap Milletleri Film Festivali’nde ödül kazandı. 2022-2023 yılları arasında Gecenin Ucunda dizisinde yer aldı.
