Kim Raver ist in New York geboren und aufgewachsen. Von ihrer in Deutschland geborenen Mutter lernt sie sowohl Deutsch, als auch Französisch. Ihre Karriere auf der Leinwand und Bühne beginnt schon in sehr jungen Jahren. Zwischen ihrem sechsten und neunten Lebensjahr ist sie im weltweit erfolgreichen Kinderprogramm Sesame Street zu sehen. Danach spielt sie in einem Kindertheater und machte später ihren Abschluss in Kunstwissenschaft an der Boston University.
Nachdem sie die Universität erfolgreich abschließt, war sie in Werbespots und auf dem Broadway zu sehen. Sie spielt sowohl in dem Theaterstück „Holiday“ mit Laura Linney, als auch in „The Glimmer Brothers“, neben Friends-Star David Schwimmer.
Ihre erste Fernsehrolle als Erwachsene übernimmt Raver 1994. Sie spielte eine Nebenrolle in dem Film „Menendez: A Killing in Beverly Hills“, in dem Battlestar Galacticas „Admiral Adama“ Edward James Olmos die Hauptrolle spielt.
Es folgen Gastauftritte in Law & Order, The Practice, Spin City und Emergency Room, bis sie 1999 die Hauptrolle der Kim Zambrano in Third Watch erhält.
Ab 2004 ist sie in der erfolgreichen Actionserie 24 zu sehen und wird so einem größeren Publikum bekannt. Im September 2006 ergattert sie eine weitere Hauptrolle, in der ABC-Serie The Nine, die jedoch bereits nach sieben Episoden aus dem Programm genommen wird.
Auf der großen Leinwand kann man Kim Raver neben Julian McMahon in „Prisoner“ und Gil Bellows in „Keep Your Distance“ sehen. Ende 2006 spielt sie außerdem in der Ben Stiller- und Robin Williams-Komödie „Night at the Museum“.
Die nächste Hauptrolle übernimmt Kim Raver neben Brooke Shields in der Dramedyserie Lipstick Jungle (2008), die nur auf zwei Staffeln kommt. Ab der sechsten Staffel ist Raver in der erfolgreichen Arztserie Grey's Anatomy als Chirurgin Dr. Teddy Altman mit von der Partie. 2012 verlässt Raver schließlich die erfolgreiche Arztserie. Es folgt eine wiederkehrende Rolle in Revolution (2012-2014) und die Wiederaufnahme ihrer Rolle als Audrey Raines in 24: Live Another Day (2014). 2015 ist Kim Raver in Bones zu Gast. 2017 besucht sie Grey's Anatomy und Ray Donovan.
Im Sommer 2000 heiratete Kim Raver den französischen Autor und Regisseur Manu Boyer. Die beiden haben zwei Söhne, Luke West Boyer (geb. 2002) und Leo Kipling Boyer (geb. 2007).