Aus Odense stammend, begann Dyrholm bereits im Kindesalter Auftritte mit dem örtlichen Orchester und am Odense Teater, bevor sie von 1991 bis 1995 an der Statens Teaterskole studierte. Ihr Durchbruch im Film kam mit dem Teenager-Drama „Springflod“, für das sie 1991 den Bodil als beste Hauptdarstellerin erhielt, gefolgt von Rollen in Vinterbergs „De største helte“ und dem Dogme-95-Kultklassiker „Fe…