Elle est surtout connue pour ses rôles de Bridget Hennessy dans la série Touche pas à mes filles sur ABC et de Penny dans la sitcom The Big Bang Theory sur CBS.
En grandissant, elle est devenue une joueuse de tennis amatrice au niveau national. Elle a fait ses débuts au cinéma en 1995 avec le film Programmé pour tuer.
Elle est apparue dans les films Dans la peau d'une ronde (2007) et Authors Anonymous (2014).
Elle a été brièvement fiancée à Josh Resnik d'octobre 2011 jusqu'en 2012. Elle a ensuite été mariée à Ryan Sweeting de 2013 à 2015. En 2016, elle a commencé à fréquenter Karl Cook et les deux se sont mariés le 30 juin 2018. Sa sœur Briana a participé à The Voice en 2013. Le couple a ensuite annoncé son divorce en 2021. Elle sort désormais avec Tom Pelphrey.
Elle a joué dans la série populaire The Big Bang Theory, créée par Chuck Lorre.