Après des études d'anthropologie et de psychologie au très prestigieux Sarah Lawrence College, Téa Léoni passe une partie de sa jeunesse à voyager aux quatre coins du monde. De retour aux Etats-Unis, elle s'installe à New York où elle obtient le rôle principal de la série Angels 88, un remake de Drôles de dames qui ne voit finalement jamais le jour. Ce faux départ l'incite pourtant à devenir comédienne et elle s'installe à Los Angeles.Au début des années 90, elle obtient de petits et seconds rôles dans des productions hollywoodiennes comme Dans la peau d'une blonde, Une équipe hors du commun et Wyatt Earp, mais ce sont ses rôles de call-girl dans Bad Boys (1995) et de journaliste à scandale hystérique dans la série Une fille à scandale (1995-1998) qui la révèlent au grand public.Dès lors, on voit Téa Léoni dans des rôles plus importants et dans des productions de plus grande envergure. Elle est ainsi à l'affiche du film-catastrophe Deep impact (1998), côtoie Nicolas Cage dans la comédie Family man (2000) et participe à l'aventure Jurassic Park III (2001). En 2002, elle joue sous la direction de Woody Allen dans Hollywood ending puis aborde, deux ans plus tard, le registre de la comédie sociale avec Spanglish.