Monde : Etats Unis

Fille d'un employé d'une compagnie de téléphone, elle se destinait à devenir agent fédéral. Pauley Perrette étudie la criminologie à l'université, également la sociologie et la psychologie. Pour financer ses études, pendant trois ans elle tourne des publicités et des clips ce qui lui ouvre quelques portes vers le milieu des séries TV. Elle est apparue dans le clip de Madonna Secret et dans le clip de Metallica The Unnamed Feeling.

Elle intègre le groupe de rock Lo-Ball dont elle a été une des chanteuses (notamment pour Can't Get me Down, bande originale du film La Revanche d'une blonde).

Elle interprète, de 2003 à 2018, le personnage d'Abigail Sciuto dans la série NCIS : Enquêtes spéciales.

Le 4 octobre 2017, elle annonce qu'elle quitte la série NCIS : Enquêtes spéciales après 15 saisons. Elle révèle en 2019 être partie à cause de Mark Harmon, acteur principal de la série, qui l'aurait agressée physiquement à plusieurs reprises et laissé son chien la mordre sans intervenir.

Elle obtient un des rôles principaux de la série Broke en 2019. La série est annulée en 2020 après une seule saison. Pauley Perrette met fin à sa carrière d'actrice la même année à la suite de cette annulation.