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 MadonnaSecret[1] et dans le clip de MetallicaThe Unnamed Feeling[2].
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).
Le , 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, à plusieurs reprises. Il aurait laissé son chien mordre un membre de l'équipe sans intervenir.
Elle obtient un des rôles principaux de la série Broke en 2019. La série est annulée en 2020 après une seule saison[3].
Le , Pauley Perrette annonce mettre officiellement un terme à sa carrière d'actrice[4].
Vie privée
Pauley Perrette a été mariée à l'acteur et musicien Coyote Shivers, dont elle divorce en 2006[5].
En , elle partage sur Twitter être fiancée avec l'acteur anglais Thomas Arklie, un ex-Royal Marine[7]. En , ils annoncent leur séparation après cinq ans de fiançailles[8].