Née Dorothea Sally Eilers à New York d'une mère juive et d'un père irlandais, Eilers fait ses débuts au cinéma en 1927 dans The Red Mill, sous la direction du réalisateur Fatty Arbuckle. Après plusieurs rôles mineurs, elle est engagée parmi les « bathing beauties » de Mack Sennett dans plusieurs courts-métrages de comédie, aux côtés de
Carole Lombard, qui était une amie d'enfance. En 1928, elle est élue dans les WAMPAS Baby Stars, une liste annuelle de jeunes actrices nominées sur base de leur succès au box-office.
Eilers est une figure populaire d'Hollywood au début des années 1930, connue pour sa bonne humeur et sa vivacité. Ses films sont pour la plupart des comédies et des mélodrames policiers comme Fortunes rapides (1931) avec
Spencer Tracy et
George Raft. Cependant, sa popularité s'estompe à la fin de la décennie, et ses apparitions au cinéma se font rares. Son dernier rôle date de 1950.
Durant les dernières années de sa vie, Eilers souffre d'une mauvaise santé, et meurt d'une attaque cardiaque à Woodland Hills en Californie à l'âge de 69 ans.