رویا نونهالی دارای تحصیلات در رشته نقاشی از دانشکده هنرهای زیبا دانشگاه تهران است. آغاز فعالیت هنری از سال ۱۳۶۲ با بازیگری تئاتر. فعالیت در سینما از سال ۱۳۶۶ با حضور در فیلم «یار در خانه و...» ساخته خسرو سینایی. بازی در تلویزیون سال ۱۳۸۱ با مجموعه «خواب و بیدار» او را به اوج شهرت رساند. وی جزو داوران سی و پنجمین جشنواره فیلم فجر بود. نونهالی یک بار در سال 67 برای بازی در فیلم عروسی خوبان توانست برنده بهترین بازیگر نقش اول زن شود و بار دیگر در سال 78 برای فیلم «بوی کافور عطر یاس» سیمرغ بهترین بازیگر نقش دوم زن را تصاحب کرد.