Américaine d'origine polonaise et irlandaise, Kristen Bell a grandi dans la banlieue de Huntington Woods (Michigan), a poursuivi son cursus scolaire dans le lycée catholique de la ville voisine de Royal Oak, où elle a tenu le premier rôle de la comédie musicale Le magicien d'Oz. Elle passe son premier casting à l'âge de onze ans. En 1998, elle sort diplômée de la Tish School of Arts de New York où elle a étudié la comédie musicale. En l'an 2000, elle débute à Broadway en interprétant le rôle de Becky Thatcher dans la pièce les Aventures de Tom Sawyer. À la rentrée 2004, la diffusion de la série Veronica Mars, dont elle tient le rôle titre, la révèle au public. Pour ce rôle, Joss Whedon la surnomme la "Harry Potter des séries télé". La série s'est arrêtée après trois saisons car elle ne faisait pas assez d'audience aux États-Unis. Dès octobre 2007, elle interprète le rôle de Elle Bishop dans les tomes 2 et 3 de la série fantastique Heroes. Elle est la voix de la célèbre blogueuse de Gossip Girl. En couple depuis 2007 avec Dax Shepard, elle est aussi sortie avec Kevin Mann durant cinq ans. Ses parents ont divorcé alors qu'elle avait 2 ans. Elle a aussi deux sœurs, Sara et Jody et elle est végétarienne.