Kimberly Alexis Bledel voit le jour le 16 septembre 1981, dans sa ville d'enfance, Houston au Texas. Ses parents, Martin et Nadette, tous les deux d'origine hispanique, lui donnent cinq ans plus tard un petit frère, Eric David Bledel.
Elle va au lycée catholique St Mark's Lutheran : "A l'époque, je n’étais pas radicalement différente de celle que je suis aujourd’hui. J’avais deux amis proches à l’école, et nous faisions les choses à notre manière. Il y avait un tas de bandes mais je n’avais pas l’âme d’un membre, alors je n’en suis pas devenu un".
A 8 ans, ses parents l'encouragent fortement à monter sur la scène pour vaincre sa timidité. Sur scène, elle montre une facilité envoutante à entrer dans le rôle des personnages qu'elle joue, d'ailleurs, avec brio. Avec la troupe, elle se retrouve sur les planches dans des productions tels que "Our Town", "Le magicien d'Oz" et "Aladin".
C'est pourtant dans le mannequinat qu'Alexis s'illustre. Elle raconte qu'elle se promenait au centre commercial lorsqu'un dénicheur de visages l'a remarqué. A 14 ans, lors de son premier défilé de mode, sa beauté et son professionnalisme ne laissent personne indifférent. Alors qu'elle poursuit ses études, la jeune fille se voit proposer de nombreux contrats de top-model. Ses premières photos apparaissent dans le magazine "Seventeen". Mais Alexis a aussi travaillé pour les magazines suivants : Loony Toons, YM Magazine, ONYX, Scunci et Naturistics.
A l'aise devant les caméras et sur les podiums, elle démarre très vite dans le métier. Son travail l'amène à parcourir le monde entier, dans des villes prestigieuses comme Tokyo ou Milan. Pendant un an, celui de sa terminale, elle arrête de voyager pour obtenir son diplôme. Malgré ce train de vie particulier, Alexis a gardé les pieds sur terre : "J’ai fait toutes les choses que l’on fait à cet âge donc je n’ai pas l’impression de ne pas en avoir profité".
A 17 ans, elle est figurante dans le film "Rushmore"
A 18 ans, elle s'installe à New York pour pouvoir exercer au mieux son métier. Elle entre dans l'Ecole des Arts de l'Université de New York. Elle a adoré l'année qu'elle a passé là-bas : "Il y avait des gens très créatifs, il y a un échange constant d'idées".
A 19 ans, elle décide de passer une audition pour un rôle qui lui semble intéressant, une certaine Rory Gilmore... Elle laisse tomber sa carrière de mannequin, pour se rendre a Los Angeles où elle passe un test à l'écran. Son charisme ne laisse pas la productrice de la série, Amy Sherman-Palladino, indifférente. Elle est immédiatement choisie pour jouer le rôle de Rory, aux côtés de Lauren Graham
Diffusée aux Etats-Unis, la série remporte beaucoup de succès, ce qui permet à Alexis de remporter le prix de la meilleure jeune actrice principale dans une série dramatique aux Young Artist Awards 2001 et de gagner l'award de la meilleure actrice aux Family Television Awards en 2002
"Elle a fait d'énormes progrès" admet Edward Herrmann, le grand-père de Rory dans la série. "Elle était parfaitement charmante, comme elle l'est toujours d'ailleurs, mais peu sûre d'elle. Elle venait de New-York et ne savait pas si elle voulait réellement devenir actrice. Maintenant, elle a pris de l'assurance, et elle est merveilleuse".
Ce rôle la rend donc très vite célèbre et lui ouvre les portes du cinéma. En 2002, elle joue donc dans la production de Walt Disney "Tuck Everlasting", où elle avait obtenu le rôle principal de Winnie Foster
Touche à tout, Alexis est apparue dans le clip vidéo "She's gonna break soon" du groupe Less Than Jake en 2003
Tout en continuant de jouer dans Gilmore Girls, Alexis tourne au cinéma dans les mégasuccès "Sin City", avec Tom Hanks et Jessica Alba, et "The Sisterhood of the Traveling Pants", avec Amber Tamblyn. Elle a également un nouveau projet, la comédie romantique "I am Reed Fish". Sa carrière cinématographique est lancée, ce qui peut d'ailleurs sembler inquiétant à certains fans de la série, surtout lorsqu'on entend Alexis parler de sa vie, après la fin de Gilmore Girls : "Ma vie va tellement changer lorsque ce sera fini et je suis excitée. Je me concentrerai sur ma carrière au cinéma, ferai une autre série ou bien tout simplement je retournerai à l'école. Il y a tellement de choses à faire dans le monde, et je n'aime pas faire des plans".