Patricia Neal 1926. január 20-án született William Burdette Neal szénbányász és Eura Mildred Petrey doktornő gyermekeként.
Knoxville-ben nőtt fel, és itt is járt középiskolába. Tanulmányait az Északnyugati Egyetemen, Illinois-ban végezte el.
Első filmszerepét 1949-ben kapta meg, amely a John szereti Maryt címet viselte, és Ronald Reagan volt a partnere. Még ugyanebben az évben szerepet kapott a King Vidor rendezésében készült A forrás című filmben. 1964-ben a Hud című filmben nyújtott alakításáért elnyerte a legjobb színésznőnek járó Oscar-díjat. 1965-ben Neal három agyvérzést kapott, így újra kellett tanulni a járást, a beszédet is. Három évvel később a The subject was roses című filmjéért is Oscar-díjra jelölték. 1999-ben játszott a Robert Altman rendezésével készült Cuki hagyatéka című filmben is.