Patrick Dempsey s-a născut pe 13 ianuarie 1966 în Lewiston, SUA. Era cât pe ce să termine liceul la aceeași școală la care mama lui era secretară, dar a renunțat înainte de terminarea anului școlar. Pe vremea aceea existau lucruri care îl interesau mult mai mult decât școala. Cel mai important era jongleria, el fiind în echipa națională de jongleri. La 12 ani a fost diagnosticat cu dislexie, iar ani mai târziu actorul a declarat că asta l-a învățat să lupte în viață.
Primul contact cu actoria l-a avut după ce a mers, la mișto, la un casting pentru piesa Torch Song Trilogy a unei trupe de actori din San Francisco. A primit rolul, iar apoi a urmat lungmetrajul In the Mood și câteva comedioare printre care Can’t Buy Me Love și Some Girls cu Jennifer Connelly. Dempsey a făcut apoi câteva filme cu succes de casă, dar care nu îl puneau în valoare ca actor: Enchanted, Brother Bear 2, Made of Honor și Scream 3 și 4.
Filmul care nu doar că l-a făcut celebru în toată lumea, dar i-a și umplut conturile a fost Grey’s Anatomy. Dempsey primește cam 250.000 de dolari pe episod. A fost căsătorit de două ori și are trei copii.