Née à New York, Téa Leoni a choisi très jeune de devenir actrice, et a été soutenue dans son projet par sa grand-mère, elle-même ancienne comédienne des théâtres de Broadway. Elle a étudié l'anthropologie et la psychologie au Sarah Lawrence College, tout en suivant des cours de comédie. Elle a également beaucoup voyagé, ayant vécu à Tokyo et en Italie. C'est à son retour à New York qu'elle passe sa première audition. A la télévision, elle est célèbre pour son rôle dans la série "Une fille à scandales", diffusée sur NBC durant les saisons 1996 à 1998, et sur ABC en 1995. Elle a été auparavant la vedette de la série comique de la Fox "Flying Blind", dans laquelle elle interprète Alicia, jeune femme aussi séduisante qu'imprévisible. Elle tient de nombreux rôles dans des téléfilms, faisant parfois des apparitions dans de célèbres séries (elle a par exemple effectué un remplacement sur le soap "Santa Barbara" en 1989...). Parmi ses téléfilms majeurs figurent "The Counterfeit Contessa", avec D.W. Moffet et Holland Taylor. Après de petits rôles au cinéma dans Wyatt Earp de Lawrence Kasdan ou dans la comédie à succès Bad boys de Michael Bay.