Aos doze anos, Débora já fazia teatro amador em Belo Horizonte. Aos quinze anos, participou da sua primeira peça profissional, Flicts, do escritor Ziraldo. Até os dezoito anos, interpretou outras personagens infantis e estudou dramaturgia. Foi então que entrou na faculdade de Publicidade, cursando somente um ano e meio.

Fez um teste para a Rede Globo, para um cadastro de atores mineiros, e pouco tempo depois foi chamada para outro teste, desta vez era uma vaga em Malhação. Foi seu primeiro trabalho na televisão, que durou apenas seis meses, pois não conseguiu se adaptar ao ambiente da série, que se passava basicamente em uma academia de musculação repleta de modelos.

Assim, voltou para Belo Horizonte e, enquanto atuava em algumas peças de teatro, participou de três capítulos do seriado Mulher, da Rede Globo. Em 1999 passou no teste para atuar na telenovela infantil Chiquititas, do SBT. Durante as gravações, morou em Buenos Aires, onde estava toda a equipe da telenovela.

Após passar por mais um teste, Débora ganhou o papel da rebelde Cuca na telenovela Um Anjo Caiu do Céu, da Rede Globo. Entre uma gravação e outra, estreou nas telonas do cinema, no curta-metragem Françoise. Na pele de uma menina solitária e com muitas fantasias na cabeça, Débora levou o prêmio de melhor atriz nos Festivais de Gramado e de Brasília, além de receber menção honrosa no Festival do Rio BR. Antes mesmo de acabar as gravações da novela, já fora convidada a interpretar Mel em O Clone, seu primeiro papel em horário nobre, em que foi elogiada por fazer uma menina que se envolve seriamente com drogas.

Na minissérie JK deu vida a Sarah Kubitschek, na fase ainda jovem da personagem. Em seguida, protagonizou a telenovela Sinhá Moça. No teatro está em cartaz com a peça A Serpente. Também apresentou na TV a cabo o programa Cineview, uma agenda semanal sobre cinema.

Namorou o ator Daniel de Oliveira. Em 2005, casou-se com Eduardo Hypolitho (mais conhecido como Chuck), o vocalista da banda Forgotten Boys com quem tem uma filha chamada Nina. É filha do ator Rogério Falabella e irmã da atriz Cynthia Falabella.

Em 2007 foi uma das protagonistas da novela Duas Caras, na qual viveu Júlia de Queiroz Barreto, uma jovem cineasta que se apaixona por Evilásio Caó (personagem de Lázaro Ramos), um rapaz de classe mais baixa e negro, provocando a reação do pai, o advogado Paulo Barreto (vivido por Stênio Garcia).

Interpretou a vilã Beatriz Cristina, na telenovela Escrito nas Estrelas da Rede Globo, e sua presença na trama, foi negociada pela autora Elizabeth Jhin, que queria muito a atriz como vilã de sua história.

Em 2011 fez uma participação especial na novela Ti Ti Ti, no mesmo ano fez parte do elenco do seriado A Mulher Invisível. Está no elenco de Homens de Bem.

Em 2012, interpretou sua primeira protagonista no horário nobre, como a mocinha vingativa Nina, de Avenida Brasil. Em 2014, interpreta Ray, namorada de um serial killer, na telessérie Dupla Identidade, de Glória Perez. Em 2016 volta à TV na série Nada Será Como Antes ao lado de Murilo Benício, como a atriz de radionovelas Verônica Maia. No mesmo ano anuncia sua voltas às novelas em À Força do Querer, novela das nove de Glória Perez em 2017.

Companheiro: Murilo Benício
Conjuge: Chuck Hypólito (de 2005 a 2010)
Filha: Nina Falabella Hipolitho
Filiação: Rogério Falabella, Maria Olympia Falabella
Irmã: Cynthia Falabella