Phoebe nasceu na Austrália, como filha de Jannyfer Tonkin e de Nicholas Tonkin; e tem uma irmã caçula chamada Abby Tonkin (nascida em 1992).
Phoebe Tonkin évegetariana. Em 1993, quando tinha 4 anos de idade, frequentou várias aulas de diferentes estilos de dança, comobalé clássico,hip-hop,dança contemporânea esapateado. Em 2001, com 12 anos, ela começou a participar de um curso deteatro para crianças e adolescentes, oATYP no Wharf Theatre. Logo depois, Phoebe se formou no ensino médio através da escola deQueenwood School for Girls, localizada na cidade de Balmoral naNova Gales do Sul.[1]
Emjaneiro de2011, Phoebe mudou-se para a cidade deLos Angeles nosEstados Unidos, para seguir como atriz. Em parceria com sua amiga a atrizTeresa Palmer, ela abriu um site sobre saúde, viagens e dicas de vida, intitulado de "Your Zen Life" em2012.[2]
Phoebe começou a carreira artística profissional trabalhando como modelo e já foi capa de diversas revistas femininas australianas, obtendo ótimas críticas pelo seu estilo.
Em 2006, teve a sua primeira aparição na televisão que foi no programa infantil e adolescente "H2O: Just Add Water" da Austrália onde ela interpretava Cleo Sertori, uma das personagens principais, que se transforma em uma sereia. Como não era uma grande nadadora, Phoebe teve que trabalhar duro para melhorar suas habilidades na natação antes de começarem a gravar a série de televisão. O programa ganhou um prêmio noLogie Award e também um prêmio deNickelodeon Australia Kids' Choice Award na categoria de "Melhor Série", assim como um prêmio noAFI Awards na categoria de "Melhor Efeitos Visuais". Em20 de outubro de2007, Phoebe apareceu noNickelodeon UK Kids’ Choice Awards inglês e apresentou a categoria de "Melhor Banda" na premiação, junto com suas co-estrelasClaire Holt eCariba Heine, as outras duas protagonistas de "H2O: Just Add Water".
Em15 de setembro de2011, estreou como a intérprete da bruxa Faye Chamberlain na série de televisão de "The Secret Circle", exibida pela emissoraThe CW dos Estados Unidos. Seu desempenho foi elogiado pelos críticos e Phoebe entrou na lista doE! Online como um dos nomes para ficar de olho em2012.
Em2012, fez o filme "Bait 3D" e também fez uma participação no videoclipe oficial da música "Don't Let Go", do cantorMiles Fisher. Em 2012 e 2013, também trabalhou em alguns episódios da quarta temporada da famosa série de televisão de "The Vampire Diaries" (daThe CW), no papel da lobisomem Hayley Marshall.
Depois entre 2013 até 2018, a Phoebe Tonkin novamente no papel de "Hayley Marshall" , virou destaque no elenco principal da série de televisão "The Originals" (também exibida pelaThe CW), que é uma sequência spin-off da trama de "The Vampire Diaries". Em "The Originals", a sua personagem inicialmente segue como uma lobisomem, porém após alguns eventos da trama, a Hayley acaba por se tornar uma híbrida de lobisomem-vampira; também foi nessa série que Phoebe voltou a contracenar junto com a atrizClaire Holt, com quem já havia trabalhado junto em "H2O: Just Add Water" entre 2006 até 2010.
Em meados de 2013, começou a namorar com o seu colega de trabalho o atorPaul Wesley, eles se aproximaram durante as gravações de "The Vampire Diaries", no qual contracenaram juntos. Depois de mais de 4 anos juntos, Phoebe e Paul terminaram no início de 2017.