Неслихан Атагюль родилась 20 августа 1992 года в Стамбуле в семье шофера черкесского происхождения и домохозяйки, родом из Белоруссии.
Помимо Неслихан, родители растили ещё и старшего сына. Начинала свою карьеру со съемок в рекламных роликах. В 2005—2006 годах приняла участие в рекламе Tofita, Valenza Kids, Sütaş. В 2006 году впервые снялась в фильме «Первая любовь». В 2008—2009 годах Неслихан снялась в 34 сериях сериала «Листопад».
В 2013 году Неслихан Атагюль приступила к съемкам сериала «Два лица Стамбула», где сыграла главную роль.
Всемирную известность актрисе принесла главная роль Элиф в фильме «Всё, что мне осталось от тебя» (2015).
Несмотря на юный возраст, актриса уже получила международное признание и множество наград, многие из которых получены за фильм «Чистилище» (2012).