Faith Domergue débute au cinéma en 1949. Elle accède au vedettariat avec le film noir Voyage sans retour (1950) de John Farrow, où elle est la partenaire de Robert Mitchum.
Son compagnon, le producteur Howard Hugues, qui avait acheté la RKO en 1948, a de hautes ambitions pour elle. Mais l’échec commercial de Vendetta (1950) de Mel Ferrer, tiré d’une nouvelle de Prosper Mérimée, met un terme à leurs relations.
Faith Domergue devient alors une star de la firme Universal. On lui fait d’abord tourner des westerns. Elle donne la réplique à Audy Murphy dans Duel sans merci (1952) de Don Siegel, à Jeff Chandler pour L’aventure est à l’ouest (1953) de Lloyd Bacon, et à Victor Mature dans Ecorte pour l’Oregon (1959) de Francis D. Lyon.
Mais c’est surtout à des séries B de science-fiction que son nom est associé. En 1955, Elle tient le premier rôle féminin dans Les survivants de l’infini de Joseph M. Newman, Le culte du cobra de Francis D. Lyon, Le monstre vient de la mer de Robert Gordon, et Timeslip de Ken Hugues.
Même si elle se risque à d’autres genres comme le polar, l’étiquette SF la poursuit jusqu’en 1965, avec Voyage sur la planète préhistorique (1965) de Curtis Harrington, où elle partage l’affiche avec Basil Rathbone.
Sa carrière décline cependant dès le début des années 60. Faith Domergue se tourne vers la télévision et accepte des tournages en Italie. Elle y joue des seconds rôles dans des films de genre, de Perversion Story (1969) de Lucio Fulci à Amore grande, amore libero (1976) de Luigi Perelli.
