Кейли Куоко родилась в американской Калифорнии в 1985 году. В качестве актрисы она дебютировала еще в восьмимесячном возрасте, снявшись в рекламе детских игрушек. Немногим позднее Кейли появилась еще в нескольких рекламных роликах, а также дебютировала в театральных постановках. При этом параллельно она серьезно занималась теннисом — вплоть до 16 лет, мечтая стать профессиональной спортсменкой.

Однако с желанным титулом первой ракетки мира у Куоко не получилось. Вместе этого она уже в 2002 году заявила о себе миру в качестве исполнительницы одной из главных ролей в сериале «8 простых правил для друга моей дочери-подростка». При этом с отрывом самой известной актерской работой американки до сих пор остается роль в мегахитовом шоу «Теория Большого взрыва», где она сыграла Пенни. Также на счету актрисы, которой 30 ноября исполняется 35 лет, такие проекты, как анимационный «Харли Квинн», «Зачарованные» и «Побег».