Après une formation en danse contemporaine au Conservatoire régional de Lille, Adeline d’Hermy se tourne vers le théâtre. Elle intègre la Classe Libre du Cours Florent puis le Conservatoire national supérieur d’art dramatique, où elle se forme dans les classes d’Alain Françon et Dominique Valadié.

En 2010, elle rejoint la troupe de la Comédie-Française dont elle devient la 530ᵉ sociétaire en 2016.
Adeline d’Hermy joue sous la direction d’Alain Françon (La Trilogie de la villégiature de Goldoni, La Mer d’Edward Bond et, hors Comédie-Française Solness le constructeur d’Ibsenà la Colline, Théâtre national), d’Emmanuel Daumas (L’Heureux stratagème de Marivaux, La Pluie d’été de Duras), d’Anne Kessler (La Double Inconstance de Marivaux, La Ronde de Schnitzler, Les Créanciers de Strindberg), mais aussi de Thomas Ostermeier, Ivo Van Hove, Jacques Lassalle, Lilo Baur, Julie Deliquet, Marina Hands ou Géraldine Martineau.

Elle interprète des rôles comiques autant que dramatiques, classiques autant que contemporains : Agnès dans L’École des femmes, Adela dans La Maison de Bernarda Alba, Elisabeth Thallman dans Les Damnés, Olivia dans La Nuit des rois ou Tout ce que vous voulez, Armande Béjart dans Jean-Baptiste, Madeleine, Armande et les autres…, Zerbinette dans Les Fourberies de Scapin, La Princesse Negroni dans Lucrèce Borgia, le rôle-titre dans La Petite Sirène ou encore la Belle-Fille dans Six personnages enquête d’auteur. Elle joue récemment Macha dans Le Suicidé de Nicolaï Erdman pour Stéphane Varupenne et poursuit dans le répertoire russe avec Nina dans Une mouette par Elsa Granat et Varia dans La Cerisaie par Clément Hervieu-Léger, metteur en scène qu’elle retrouve après avoir été sa Célimène dans Le Misanthrope de Molière et Marton dans Le Petit-Maître corrigé de Marivaux.

Au cinéma, Adeline d’Hermy est à l’affiche en 2025 de La Vie devant moi de Nils Tavernier et Emmanuel Mathieu. Elle tourne également pour Noémie Lvovsky (Camille redouble), Jalil Lespert (Yves Saint Laurent), ou pour son camarade Guillaume Gallienne qui, après l’avoir dirigée dans Oblomov lui confie le rôle principal de Maryline (prix d'interprétation féminine au Festival international du film de Tokyo).