Kate Walsh est née le 13 octobre 1967 à San Jose en Californie. Elle grandit à San Jose avant de partir à Tucson en Arizona où elle intègre l’Université d’Arizona. Adepte du théâtre, elle déménage ensuite vers Chicago où elle commence à travailler avec le « Piven Theatre Workshop », puis « Chicago Shakespeare Repertory ». Après Chicago, elle part à New-York et intègre la troupe de comédie « Burn Manhattan ».

En 2000, elle joue le rôle de Jenny dans la série « The Norm Show », puis le rôle de Carol Nelson dans « The Mind of the Married Man ». En 2002, on l’aperçoit dans la série « The Drew Carey Show » dans le rôle de Niki Fifer, la petite amie de Drew. Elle tient ensuite le rôle de Marley Novak dans « Karen Sisco » en 2004. Cette même année, elle apparaît dans un episode de la série “Les Experts” et joue le rôle d’une serveuse sexy dans l’adaptation de « Ma sorcière bien aimée », « Bewitched », en 2005.

Elle rejoint le casting de “Grey’s Anatomy” dès la deuxième saison et interprète le rôle d’Addison Montgomery-Shepherd.

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C’est dans le dernier épisode de la saison 1 que Addison Shepherd fait son apparition. A la dernière scène du dernier épisode précisément. Addison et Derek sont en instance de divorce ; Addison ayant trompé Derek avec le meilleur ami de celui-ci. La tension se fait sentir entre Meredith et Addison et cette dernière finit par révéler à Meredith que Derek ne l’a pas trompée mais que c’est elle qui est sortie avec son meilleur ami. Cependant, Meredith ne pardonne pas à Derek de ne rien lui avoir divulgué au sujet de l’existence de Madame Shepherd. C’est le Dr Richard Webber qui a demandé à Addison de venir à Seattle Grace Hospital. Ils divorcent pour de bon plus tard, et, dans le milieu de la saison 3, elle tombe amoureuse d'Alex Karev.