Yvonne de Bray débute au théâtre en 1902, au côté de Sarah Bernhardt. Elle joue ensuite une dizaine de pièces, notamment le répertoire du dramaturge Henry Bataille qui fut l’un de ses compagnons.
Elle apparaît dans des bandes du muet mais sa carrière au cinéma commence vraiment en 1943, avec L’Éternel retour (1943) de Jean Delannoy, écrit par Cocteau. Ce dernier, qui a collaboré aussi avec Yvonne de Bray au théâtre, lui offre le rôle de la grande-duchesse dans L’Aigle à deux têtes (1947), et surtout celui de l’étouffante mère de Jean Marais dans Les Parents terribles (1948), dans lequel elle se montre prodigieuse.
La réalisatrice Jacqueline Audry lui propose ensuite d’incarner la grand-mère de Gigi (1948), puis la cuisinière dans le sulfureux Olivia, en 1951.
On la voit camper d’autres seconds rôles, duchesse de Bussez dans Caroline chérie (1951) de Richard Pottier, ou chiffonnière édictant des leçons de morale dans Nous sommes tous des assassins (1951) d’André Cayatte.
Elle meurt en 1954, quelques mois après avoir tourné avec Jean-Pierre Melville (Quand tu liras cette lettre), et monté une ultime fois sur les planches dans Pour Lucrèce, de Giraudoux, mis en scène par Jean-Louis Barrault.
