Kaylee DeFer s-a născut pe 23 septembrie 1986 în Tucson, Arizona.
A început să joace în piese de teatru de la 8 ani continuând și în liceu culminând cu rolul principal din piesa Bye Bye Birdie. În 2003 s-a dus la Los Angeles pentru a-și continua cariera în actorie.
DeFer și-a făcut debutul în televiziune apărând în diverse seriale, primul film in care a jucat fiind "Underclassman". Apare și în filmul "Flicka" (2006). Are roluri mici în seriale precum "How I Met Your Mother", "Ghost Whisperer" și "Bones". Cel mai important rol al actriței este cel al lui Hillary Gold, o adolescentă de 17 ani, în serialul "The War At Home".
Ea este și modelul de pe coperta albumului trupei pop rock Reeve Oliver, "Touchtone Inferno".
Kaylee DeFer este cunoscută mai ales pentru rolurile Hillary Gold din The War at Home (2005, serialul a rulat doar două sezoane) și Ivy Dickens din Gossip Girl. DeFer și-a făcut debutul în actorie într-un episod din martie 2004 al sitcom-ului Drake & Josh. De atunci, a avut mai multe apariții ca invitată în seriale de televiziune, precum: Quintuplets, Ghost Whisperer, CSI: Miami, How I Met Your Mother. În mai 2004, DeFer a fost distribuită în rolul Scarlett din serialul dramatic The Mountain (a fost anulat după patru luni). DeFer a jucat rolul Miranda Koop în filmul Flicka (2006), un rol în filmul western Mattie (2011, lansat pe DVD sub titlul Renegade). În plan personal, în ianuarie 2012, DeFer și-a anulat logodna cu designerul de bijuterii Michael Raymond Pereira, cu care se întâlnea din 2002. Ulterior, Kaylee a început să se întâlnească cu Michael Fitzpatrick, vocalistul principal al trupei Fitz and the Tantrums, iar în mai 2013, a anunțat că așteaptă un copil împreună. Primul lor fiu, Theodore „Theo” Ignatius, s-a născut pe 20 septembrie 2013. Cuplul s-a căsătorit pe 25 iulie 2015. Pe 11 aprilie 2017, s-a născut al doilea fiu, Sebastian „Bash” Danger, urmat de al treilea fiu, Rémy Lincoln, pe 26 mai 2019.
