Enfant du sérail, Alysson Paradis est née le 29 mai 1984 en Seine-et-Marne. Cadette du clan Paradis, elle n'a que 3 ans lorsque sa grande soeur Vanessa devient célèbre avec son tube Joe le taxi. Alysson grandit entre un papa qui fabrique des décors pour Walt Disney et un oncle comédien. Pendant les vacances d'été, elle rejoint sa soeur sur les tournages où elle confectionne des colliers de perles pour les membres de l'équipe. A l'adolescence, la jeune fille monte un groupe de rock avec ses copines et affiche un look original, cheveux rouges et dreadlocks. Son bac en poche, elle quitte Coulommiers et s'inscrit en Histoire d'art. Naturellement, elle choisit la voie de la comédie et suit les cours de théâtre d'Hélène Cheruy au Laboratoire de l'Acteur. L'agent de sa soeur, Marceline Lenoir, devient le sien.
En 2004, elle décroche son premier rôle dans le long-métrage de Rodolphe Marconi, Le dernier jour, aux côtés de Gaspard Ulliel. En 2007, Alysson est à l'affiche du film réalisé par Julien Maury et Alexandre Bustillo, A l'intérieur, et donne la réplique à Béatrice Dalle. Dans ce film d'horreur, présenté à la semaine critique durant le festival de Cannes, elle incarne le personnage de Sarah qui, enceinte, survit à son mari dans grave accident de voiture et fait face à une femme qui veut lui arracher son enfant. Elle enchaîne l'année suivante avec le tournage en Roumanie de L'Enfance d'Icare aux côtés de Guillaume Depardieu qui tourne alors son dernier film.
L'actrice varie les registres et apparaît au casting de deux comédies en 2010; Thelma, Louise et Chantal et Camping 2. Elle devient l'héroïne d'un série télévisée sous les traits d'une ancienne star du X qui souhaite changer de vie, dans Q.I (2012–2014). En 2014, elle est à l'affiche des Yeux jaunes des crocodiles aux côtés de Samuel Le Bihan et Julie Depardieu.
Côté vie privée, Alysson Paradis partage la vie de l'acteur Guillaume Gouix. En novembre 2014, le couple fait sa première apparition publique lors du 30e anniversaire de la chaîne Canal+. En avril 2015, l'actrice poste sur son compte Instagram une photo d'elle qui déclenche les rumeurs d'un heureux événement à venir. Le 1er septembre 2015, elle donne naissance à un petit garçon prénommé Marcus. Le 22 avril 2022, Alysson Paradis apparaît le ventre arrondi sur le tapis rouge de la soirée Madame Figaro consacrée au cinéma. Le 28 août 2022, elle poste une photo sur Instagram pour annoncer la naissance de son deuxième enfant sans révéler plus d'infos.