Téa Leoni, pe numele complet Elizabeth Téa Pantaleoni, s-a născut la data de 25.02.1966, în New York City, SUA. Tatăl ei, Anthony Pantaleoni, a fost avocat corporativ, (suferea de cancer de piele), iar mama ei, Emily Ann (Patterson), a lucrat ca dietetician și nutriționist. Ea este de origine italiană (de la un stră-străbunic patern), poloneză, engleză, irlandeză, scoțiană și germană. Are un frate, Thomas /Tom Pantaleoni. Bunica lor paternă, Helenka Adamowska, a fost fiica muzicienilor polonezi Jozef Adamowski și Antonina Szumanowska. Bunica lor a fost nepoata, prin căsătorie, a compozitorului și politicianului Ignacy Jan Paderewski. Helena a fost printre cei care au ajutat la înființarea UNICEF, a co-fondat ceea ce avea să devină Fondul SUA pentru UNICEF, în 1947, și a servit ca președinte timp de 25 de ani. Téa, ea însăși, a servit ca ambasador de bunăvoință pentru UNICEF din 2001. Străbunicul ei patern, Guido Pantaleoni, a fost un imigrant italian, care era de origine italiană și irlandeză. În SUA s-a căsătorit cu străbunica lui Téa, născută în America, Ellen Morton Colladay, care avea ascendență germană și engleză. Bunica tatălui lui Téa era fiica unor părinți polonezi. Străbunicul ei, Guido, a fost fratele lui Maffeo Panteloni, un economist proeminent din Italia. Mama ei, care este din Texas, a fost adoptată și nu a știut numele părinților ei biologici până când aceștia au fost găsiți de emisiunea Finding Your Roots cu Henry Louis Gates Jr. (2012). Mama ei a fost adoptată de Florry Elizabeth (Roberts) și Virgil Pearson Patterson. În emisiunea Finding Your Roots...(2012), Téa a descoperit că părinții biologici ai mamei sale erau Abilene Gindratt și Sumpter Daniel. Téa este nepoata actorului Hank Patterson (Fred Ziffel din Green Acres,1965). Téa Leoni, crescută în Upper East Side din Manhattan și trimisă la școala exclusivistă pentru fete Brearley și The Putney School, un internat progresiv din Vermont, a absolvit Putney în 1984, a urmat, dar nu a terminat studiile la Sarah Lawrence College. Plănuia să se specializeze în antropologie și / sau psihologie, dar a abandonat facultatea la vârsta de 20 de ani pentru a face modeling. A renunțat după primul an la studii și pentru a călători prin Italia și Japonia. În urma călătoriilor ei, a ajuns în Boston și, la îndemnul unei prietene, a intrat într-un casting local pentru un nou serial de televiziune, care se va numi „Angels '88”, o interpretare a „Charlie's Angels” (1976). Fără experiență, ea a câștigat rolul principal, dar serialul nu s-a materializat niciodată. Ea a început să joace rolul Lisei DiNapoli în Santa Barbara (1984) în 1989, a continuat cu roluri mici și, treptat, s-a impus în roluri consistente în anii 1990. A mers la Oahu (HI) pentru a ajuta la căutarea vărului ei, Tim Pantaleoni, în vara anului 1995. El a dispărut în mod misterios în timpul drumețiilor și până în prezent nu a fost găsit. A moștenit garderoba de scenă a lui Sonny Bono. Se potrivesc perfect, nu necesită modificări. Ea a purtat un costum cu sclipici deținut cândva de Sony Bono la emisiunea The Late Late Show with Craig Ferguson, difuzată pe 22 decembrie 2007. Leoni s-a remarcat și în filme, precum: Fun with Dick and Jane (2005), You Kill Me (2007), Ghost Town (2008),The Smell of Success (2009),Tower Heist (2011), Madame Secretary (2014). În plan personal, Téa a fost căsătorită cu producătorul de televiziune Neil Joseph Tardio Jr., din 1991 până în 1995. Au divorțat. În 1997, s-a căsătorit cu actorul David Duchovny, cu care are doi copii: o fiică, West Duchovny (născută pe 24 aprilie 1999) și un fiu, Kyd Miller Duchovny (născut pe 15 iunie 2002).Téa a luat o pauză de doi ani de la Hollywood pentru a naște și a-și hrăni fiica, pe West. Ea și David au apărut împreună la televiziune o singură dată, când s-a jucat pe ea însăși în episodul din The X Files, intitulat The X Files: Hollywood AD (2000). Pe 15 octombrie 2008, ea și David Duchovny au confirmat că au fost despărțiți câteva luni după dependența sexuală mult mediatizată a lui Duchovny. Cuplul s-a împăcat public, au fost văzuți frecvent împreună, dar pe 29 iunie 2011, s-a raportat că acest cuplu s-a despărțit din nou. Au divorțat în 2014. Leoni este într-o relație cu partenerul ei din Madame Secretary (2014), Tim Daly, din vara anului 2014. Ea este un mare fan al pescuitului cu musca, activitate pe care o desfășoară cât de des poate. Asteroidul 8299 Téaleoni, descoperit de Eric Elst la La Silla în 1993, a fost numit după Leoni.
O actrita frumoasa cu o voce remarcabila, Téa Leoni a aratat un interes deosebit fata de actorie inca de mica, fiind incurajata de bunica sa care era actrita pe Broadway. A renuntat la colegiu pentru a face inconjurul lumii. Iar la intoarcerea sa in America, a primit un rol in "Angels '88", un remake dupa filmul "Charlie's Angels" din 1970. Primul sau film in care joaca este "Switch" (1991). Pentru rolul din serialul "Flying Blind", Leoni s-a ales cu multe critici la adresa ei (totul pornind de la un interviu ce avea ca subiect acest film). In 1994 obtine rolul principal in filmul "The Counterfeit Contessa". O interpreteaza pe Gina, ce se incurca cu un avocat, fiind confudata de acesta cu o italianca. Ea si producatorul Chris Thompson au nascocit ideea filmului "The Naked Truth", pentru care Leoni a creat rolul Norei Wilde.
Pe lista ei cinematografica urmeaza "A League of Their Own" (1992), in care Leoni o loveste accidental pe Madonna cu o minge de baseball. In filmul lui Lawrence Kasdan, "Wyatt Earp" (1994), interpreteaza o prostituata. In 1995 joaca alaturi de Will Smith si Martin Lawrence in "Bad Boys". Un an mai tarziu apare in filmul lui David O Russell, "Flirting With Disaster”.
Leoni continua seria in care este jurnalista ce descopera ca pamantul urmeaza sa fie distrus de un meteorit, o data cu filmul "Deep Impact" (1998). Se casatoreste cu actorul David Duchovny si se retrage pentru a-si crea o familie. Se reintoarce in 2000 si joaca in filmul "The Family Man". Un an mai tarziu se numara printre cei care trebuie sa infrunte un dinozaur in seria "Jurassic Park 3". In 2002, Leoni interpreteaza rolul sotiei lui Woody Allen in "Hollywood Ending".
Poate ca unul dintre cele mai bune roluri il obtine in "Spanglish" (2004), pe care il interpreteaza la mare arta. Dupa ce joaca in filmul de debut al sotului sau, "The House of D" (2005), Leoni apare alaturi de Jim Carrey in comedia "Fun With Dick and Jane" (2005), un remake al filmului din 1976, ce-i avea in rolurile principale pe Jane Fonda si George Segal.
Leoni este o actrita cu mult farmec, iar pentru a ajunge atat de sus s-a aflat tot timpul in competitie cu actrite din toate partile Americii.