Ромола Гарай родилась 6 августа 1982 года в Гонконге. Её мать Дженет — журналистка, отец Эдриан Гарай — банковский менеджер. Дедушка Бернгард «Берт» Гарай — еврей-эмигрант из Венгрии — был основателем пресс-фотоагентства Кейстоун (Keystone Press-Photographic agency).
В семье, помимо Ромолы, росло ещё трое детей. Её необычное имя — женская версия от Romulus, имени одного из легендарных основателей Рима.Когда девочке было пять лет, семья переехала в Сингапур, а через три года в Уилтшир, Великобритания.
В шестнадцатилетнем возрасте Ромола переселилась в Лондон, где посещала школу для девочек в Сити и начала работать моделью. Параллельно она принимала участие во всех школьных театральных постановках, а также появлялась на подмостках Национального Молодёжного театра (англ. National Youth Theatre). Успешно окончив школу, Ромола поступила в университет королевы Марии, где изучала английскую литературу.
В марте 2013 года она родила дочь, а в июле 2014 года вышла замуж за отца ребёнка — актёра Сэма Хоара (англ.)русск.. Позже у них родился второй ребёнок.