Lisa Edelstein est née dans une famille de trois enfants de parents juifs, Alvin et Bonnie Edelstein, le 21 mai 1966 à Boston.
Son père est pédiatre et médecin urgentiste. Elle passe son enfance à Wayne, dans le New Jersey.Détestant les études et d'un naturel buissonnier, elle part à New York en 1984 à l'âge de 18 ans afin d'étudier à la Tisch School of the Arts de l'université de New York pour étudier l'art dramatique. Elle écume alors les boîtes branchées new-yorkaises et acquiert vite une réputation de « reine de la nuit ». Sa verve lui permet d'être embauchée comme animatrice sur MTV dans l'émission Awake on the Wild Side.

Elle débute sa carrière par un rôle dans le film The Doors d'Oliver Stone.
Au début de sa célébrité, Lisa écrit, compose et joue dans une comédie musicale, "Positive Me", face à la crise du développement du SIDA durant les années 1990, et qui se joue toujours en 2008 dans l'East Village. Elle est brièvement vidéo jockey avant de jouer dans "Dingue de toi" , "Wings", ou encore "The Larry Sanders Show".
Tout aussi douée dans la comédie que dans le drame, Lisa joue également dans des séries telles que "Seinfeld" (rôle de la petite amie frustrée de George Costanza), "À la Maison Blanche", "Ally McBeal" (en tant que transexuelle), "Felicity" ou encore "Relativity".

Au cinéma, elle joue en particulier dans "Ce que veulent les femmes", "Au nom d'Anna", "Pour le pire et pour le meilleur" et "École paternelle".
En 2004, elle est choisie pour jouer le rôle du docteur Lisa Cuddy dans la série télévisée Dr House, rôle pour lequel elle reçoit un Satellite Award en 2005.