Неслихан Атагюль родилась в Стамбуле в семье черкесского происхождения и домохозяйки, происходившей родом из Беларуси. 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».Первая любовьВ 2013 году Неслихан Атагюль приступила к с
ъемкам 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).
С середины 2013 года Атагюль начала встречаться с актёром Кадиром Догулу; 26 ноября 2015 года пара обручилась. Свадьба состоялась 8 июля 2016 года.Актриса любит читать книги, среди её любимых писателей — Франц Кафка, Карлос Кастанеда, Урсула Ле Гуин, также интересуется фильмами Тима Бертона и Дэвида Линча.