Patricia Arquette fait partie d'une famille d'artistes, implantée dans le show-business depuis les années 40. Sa mère fut tour à comédienne, gérante d'un théâtre, professeur d'art dramatique, poète et thérapeute ; son père scénariste, producteur et acteur comique ; son grand-père paternel pianiste, compositeur, animateur radio tout en jouant pour le théâtre et le cinéma. Il n'est donc pas très étonnant que la fratrie Arquette, composée de Rosanna, Richmond, Patricia, Alexis et
David, ait choisi de suivre cette même voie. Née dans l'Illinois, Patricia passe son enfance en Virginie puis en Californie, à Los Angeles. A l'âge de 15 ans, elle quitte le domicile familial pour aller vivre avec sa sœur aînée alors apprentie comédienne. Elle décide rapidement de prendre des cours d'actorat, notamment auprès du réputé Milton Katselas. A l'issue de sa formation, elle ne tarde pas à faire ses débuts dans la comédie dramatique
Pretty Smart (Dimitri Logothetis, 1987) et le troisième volet de la saga horrifique Freddy,
Les Griffes du cauchemar (Chuck Russell, id) où elle obtient un rôle plus conséquent.
Jusqu'en 1991, elle ne va plus cesser de travailler, principalement pour la télévision. Que ce soit pour des téléfilms (
Daddy, 1987 ;
The Edge, 1989 ;
Dillinger, 1991) ou des séries (
Nos plus belles années, 1990 ;
Les Contes de la Crypte, id). Cette année-là, elle fait sa première incursion dans le cinéma d'auteur hollywoodien en participant au premier film de
Sean Penn,
The Indian Runner (1991), aux côtés de David Morse et
Viggo Mortensen. Enchaînant par la suite plusieurs films de petite envergure dont le film à sketches
Le Dimanche de préférence (1992) et la comédie
Une belle emmerdeuse (Jeffrey Reiner, 1993), elle explose véritablement dans le déjanté
True Romance (
Tony Scott, 1993) où elle joue aux amants criminels avec
Christian Slater sur un scénario de
Quentin Tarantino. Sexy en diable, elle affole les compteurs masculins et laisse entrevoir l'étendue de son talent dramatique.
Dès lors, sa carrière s'emballe et Patricia va multiplier les films en tous genres. Pour le meilleur :
Ed WoodTim Burton, 1994),
Flirter avec les embrouilles (David O. Russell, 1996),
Lost Highway (
David Lynch, 1997),
The Hi-Lo country (
Stephen Frears, 1998),
A Tombeau ouvert (
Martin Scorsese, 1999) ou
Human Nature (
Michel Gondry, 2001). Mais aussi pour le pire :
Rangoon (John Boorman, 1995),
Infinity (
Matthew Broderick, 1996),
Stigmata (Rupert Wainwright, 1999) ou
Tiny Tiptoes (Matthew Bright, 2003). En dépit de la qualité variable de ses rôles, l'actrice impressionne par sa forte présence et son aura mystérieuse, qu'elle associe souvent à une charge émotionnelle intense. Des qualités rares qui en font de loin la personne la plus talentueuse de sa famille (en incluant son ex-mari, Nicolas Cage).
En 2005, après une pause de deux ans, elle accepte de consacrer l'essentiel de son temps à la série fantastique
Médium où elle tient le rôle principal et pour laquelle elle recevra un Emmy Award. Alors que des tractations sont en cours avec NBC quant au renouvellement du show au terme de deux saisons, elle s'accorde un répit en apparaissant dans la charge anti-consumériste de
Richard Linklater Fast Food Nation. Puis, elle reprend la direction des studios, les aventures d'Allison DuBois se poursuivant finalement jusqu'en 2009, avant une nouvelle fois de retrouver
Linklater sur son nouveau projet,
Boyhood, dont le tournage est prévu en 2008.