Atriz mais conhecida por interpretar Bridget Hennessy em 8 Simples Rules, da ABC, e Penny em Big Bang Theory, da CBS.
Quando jovem, figurou entre as melhores jogadoras amadoras de tênis do país. Estreou como atriz fazendo o papel de Karin no filme Assassino Virtual, de 1995.
Participou dos filmes Ser Gordinho Como Eu, de 2007, e Autores Anônimos, de 2014.
Manteve um breve noivado com Josh Resnik, que foi de outubro de 2011 até 2012. Foi casada com Ryan Sweeting de 2013 a 2015. Em 2016, começou a namorar Karl Cook, com quem se casou em 30 de junho de 2018 e de quem se divorciou em 2021. Sua irmã, Briana, competiu no reality show The Voice em 2013. Ela tem um relacionamento com Tom Pelphrey.
Ela estrelou a bem-sucedida série Big Bang Theory, criada por Chuck Lorre.