Schauspielerin Patricia Arquette ist die Tochter von Schauspieler Lewis Arquette und Brenda Denaut. Alt Teil des Arquette-Clans, zu dem auch David Arquette, Alexis Arquette und Rosanna Arquette gehören, früh ins Filmgeschäft.
Bekannt geworden ist sie durch ihre Rollen in Filmen wie „True Romance“, „Ed Wood“, „Lost Highway“, „Freeze - Alptraum Nachtwache“ und „Little Nicky - Satan Junior“.
2005 übernahm sie die Rolle der seherisch begabten Allison Dubois in der Serie Medium, die versuchte, ihr Familienleben mit im Traum erhaltenen Botschaften aus der Geisterwelt zu vereinen. Dafür gewann sie einen Emmy, war ein weiteres Mal von der ATAS nominiert und auch für drei Golden Globes.
Nach dem Ende der Serie kehrte sie weitestgehend ins Filmgeschäft zurück und hatte einen Gastauftritt bei Law & Order: Special Victims Unit sowie einen Handlungsbogen bei Boardwalk Empire.
Im Filmgeschäft stand sie neben Eva Mendes in „Girl in Progress“ vor der Kamera und hat sich gemeinsam mit Charlie Sheen in „Charlies Welt“ begeben. Daneben war sie an der Seite von Moritz Bleibtreu in der Komödie „Vijay and I“ dabei.
2014 kam der Film „Boyhood“ in die Kinos, in dem sie eine Hauptrolle spielt. Der Film von Richard Linklater wurde über einen Zeitraum von zwölf Jahren gedreht. Für ihre Darstellung der Mutter des Protagonisten Mason (Ellar Coltrane) wurde Patricia Arquette 2015 mit dem Golden Globe und dem Oscar ausgezeichnet.
2015 übernahm sie eine Hauptrolle als Avery Ryan im CSI: Crime Scene Investigation-Spin-off, CSI: Cyber.
Ab 2019 ist sie in der Anthologie-Serie The Act zu sehen.
Patricia Arquette war zwischen 1995 und 2001 mit Nicolas Cage verheiratet. Ihre zweite Ehe mit Thomas Jane dauerte von 2006 bis 2011, stand aber zwischenzeitlich schon einmal vor der Scheidung.
1989 kam ihr erster Sohn Enzo Luciano Rossi aus einer Beziehung mit Paul Rossi zur Welt, aus der Ehe mit Jane hat Arquette eine 2003 geborene Tochter namens Harlow Olivia Calliope Jane.