Poehlerová sa narodila učiteľom Eileen a Williamovi Poehlerovým. Má mladšieho brata Grega, ktorý je producent a herec. Jej pôvod je prevažne írsky, s nemeckými, portugalskými a anglickými koreňmi. Vyrastala v meste Burlington v katolíckej rodine a už od detstva obdivovala komediálne ikony ako Carol Burnett a Gildu Radner.
Keď mala desať rokov zahrala si postavu Dorotky v školskom predstavení Čarodejník z krajiny Oz, čo v nej prebudilo vášeň pre herectvo. Počas štúdia na strednej škole v Burlington High School sa venovala divadlu, študentskej rade, futbalu a softbalu.
Po maturite v roku 1989 nastúpila na Boston College, kde sa stala členkou improvizačnej komediálnej skupiny My Mother's Fleabag. V roku 1993 ukončila štúdium s bakalárskym titulom v odbore médiá a komunikácia.
Kariéra
Po ukončení štúdia sa Poehlerová presťahovala do Chicaga, kde sa stala súčasťou skupiny Upright Citizens Brigade (UCB). Táto improvizačná skupina ovplyvnila komediálnu scénu a založila divadlo v New Yorku, ktoré ponúkalo predstavenia aj kurzy improvizácie. Poehlerová si v tomto období získala pozornosť aj vďaka účinkovaniu v programe na Comedy Central.
V rokoch 2001 až 2008 bola členkou Saturday Night Live (SNL), kde sa preslávila originálnymi postavami a napodobňovaním známych osobností. Spolu s Tinou Fey bola prvou ženskou spolumoderátorkou „Weekend Update“. Počas svojho pôsobenia na SNL získala nominácie na Emmy a stala sa jednou z hlavných hviezd programu. Aj po odchode zo Saturday Night Live sa niekoľkokrát vrátila ako hosť, napríklad v špeciálnych epizódach či počas významných udalostí.
V roku 2004 si zahrala v kultovom filme Mean Girls, ktorý napísala jej kolegyňa Tina Fey. Vo filme stvárnila matku Rachel McAdams, pričom bolo potrebné štúdio presvedčiť o jej obsadení, pretože bola len o sedem rokov staršia ako predstaviteľka jej filmovej dcéry.
Poehlerová prepožičala svoj hlas postave Joy, jednej z emócií v hlave 11-ročného dievčaťa, v úspešnom filme štúdia Pixar V hlave z roku 2015. Poehlerová si svoju úlohu zopakovala v pokračovaní V hlave 2, ktoré malo premiéru 14. júna 2024.
V roku 2022 režírovala dokumentárny film Lucy a Desi, ktorý hovoril o živote a vzťahu Lucille Ball a Desiho Arnaza. Film obsahuje domáce zvukové nahrávky hlavných predstaviteľov, ktoré sa predtým nezverejnili, ako aj rozhovory s ich dcérami, či inými významami osobnosťami vrátane Carol Burnett, Bette Midler či Normanom Learom. Poehlerová bola nominovaná na cenu Emmy za výnimočnú réžiu za dokumentárny/aktuálny program. Film bol nominovaný celkovo na šesť cien Emmy, pričom získal dve.
Súkromný život
Poehlerová sa vydala za kanadského herca Willa Arnetta 29. augusta 2003. Spoznali sa v roku 1996 a začali spolu chodiť o štyri roky neskôr. Počas vzťahu spolupracovali na viacerých projektoch. V septembri 2012 oznámili rozchod a v apríli 2014 sa rozviedli. Spolu majú dvoch synov: Archieho a Abela. Poehlerová žije so svojimi deťmi v Los Angeles.
Od roku 2013 do roku 2015 chodila s komikom Nickom Krollom. Poehlerová je tiež aktívnou feministkou.