Wells nació en Merton, Inglaterra, el 5 de diciembre de 1971,^[1]​ siendo la última de seis hijos del matrimonio conformado por el actor John Wells y Teresa Chancellor. Su abuelo materno fue Christopher Chancellor, director general de Reuters entre 1944 y 1959. Es prima hermana de la actriz Anna Chancellor.^[2]​

Fue educada en la escuela de un convento católico, después de reprobar el examen de ingreso a St Paul's School de Londres. Mientras intentaba formar una carrera como actriz, trabajó como periodista en el Evening Standard y como crítica de libros.^[3]​

Wells se casó con el fotógrafo Mischa Richter en 2000. El matrimonio tiene dos hijos: Elsie, nacida en 2002, y Ezra, nacido en 2005. Ambos aparecieron con su madre en Doll & Em.^[2]​

Wells es católica. En una oportunidad declaró que de niña pensó en ser monja.^[3]​

1. ↑ «Dolly Wells». IMDb. Consultado el 2 de noviembre de 2022. 
2. ↑ ^{a b} «Dolly Wells on her father, John: ‘Why didn’t he tell me? I’d like to tap on his grave and ask’». the Guardian (en inglés). 31 de mayo de 2015. Consultado el 2 de noviembre de 2022. 
3. ↑ ^{a b} «Dracula’s Dolly Wells, interview: ‘Until I was about 12, I wanted to be a nun’». The Telegraph (en inglés británico). 22 de diciembre de 2019. ISSN 0307-1235. Consultado el 2 de noviembre de 2022.