Nata a Chicago l'8 aprile 1968, Patricia è quella che si potrebbe definire senza dubbio una "figlia d'arte": il padre Lewis e il nonno Cliff erano entrambi attori, come pure lo sono diventati i fratelli Alexis, David, e la più celebre Rosanna. Inoltre, la sua carriera è inevitabilmente legata alla passionale relazione sentimentale sbocciata con Nicolas Cage, rimasto letteralmente folgorato da lei, con il quale ha però dato vita a un rapporto burrascoso e movimentato, trascinatosi con alterne vicende tra il 1995 e il 2000.
Il suo esordio al cinema risale al 1987, quando entra nel cast del sequel horror Nightmare 3 - I guerrieri del sogno. Seguono alcune partecipazioni in film tv e in titoli dal successo non proprio straordinario, come Far North - Estremo Nord, e le commedie Io e zio Buck e La banda dei rollerboys; ma l'attrice finisce curiosamente anche tra gli interpreti del film corale italiano La domenica specialmente.
Una prima svolta arriva grazie a Sean Penn, che nel 1991 la vuole nel suo esordio registico, l'intenso Lupo solitario, nel quale è la fidanzata di un giovanissimo Viggo Mortensen, mentre nello stesso anno per il televisivo Fiore selvaggio di Diane Keaton si aggiudica un Cable Ace per il ruolo di una ragazza epilettica. Nel 1993 invece viene scelta da Tony Scott come protagonista in coppia con Christian Slater del road movie pulp Una vita al massimo, sceneggiato dall'allora sconosciuto Quentin Tarantino.
Dopo alcune commedie, come Marito a sorpresa, dove viene destinata da una comunità mormone a sposare un dodicenne, e il familista Amori e disastri, nel quale è la moglie di Ben Stiller, nello struggente Infinity è la giovane ragazza ammalata di tubercolosi dello scienziato Matthew Broderick.
In seguito Patricia ha il privilegio di lavorare con acclamati autori, come Tim Burton in Ed Wood, nel quale è la fidanzata del regista peggiore del mondo, John Boorman nell'affresco politico Oltre Rangoon, e soprattutto David Lynch nell'ingarbugliato Strade perdute, in cui recita ben due ruoli differenti esibendo tutta la sua sensualità.
E anche più avanti le collaborazioni con prestigiosi registi non mancano: Roland Joffé la dirige nel giallo atipico Goodbye Lover, ancora in un ruolo provocante; Stephen Frears nel dramma western The Hi-Lo Country, dove è contesa tra Woody Harrelson e Sam Elliott; Martin Scorsese nell'allucinato noir urbano Al di là della vita, insieme al compagno Cage; Michel Gondry nella bizzarra satira Human Nature, nel quale ha dei problemi con i suoi bulbi piliferi...
In mezzo ci sono anche prodotti di genere, come l'oscuro thriller Nightwatch, l'horror a sfondo religioso Stigmate, dove è una parrucchiera che viene improvvisamente colpita dai segni divini, e la commedia (anch'essa a sfondo fantastico-religioso) Little Nicky - Un diavolo a Manhattan, in cui fa invaghire il figlio del Demonio Adam Sandler.
Più di recente ha fatto parte anche del film Disney Holes - Buchi nel deserto, della commedia sentimentale Tiptoes, e nel pamphlet di Richard Linklater Fast Food Nation. Ma negli ultimi anni Patricia, che nel 2006 si è sposata con l'attore Thomas Jane e da cui ha avuto una bambina, ha conseguito la notorietà grazie al ruolo da protagonista nella fiction di successo Medium, dove è dotata di poteri soprannaturali che mette a servizio di casi giudiziari.
2015 Premio Migliore attrice non protagonista per Boyhood
2015 Premio Migliore attrice non protagonista per Boyhood
2008 Candidatura Miglior attrice (Serie TV - Dramma) per Medium
2007 Candidatura Miglior attrice (Serie TV - Dramma) per Medium
2006 Candidatura Miglior attrice (Serie TV - Dramma) per Medium
2015 Premio Migliore attrice non protagonista per Boyhood
1994 Candidatura Miglior bacio per Una vita al massimo
2019 Candidatura Migliore Attrice in una serie tv drammatica per Escape at Dannemora
2015 Candidatura Migliore Attrice Non Protagonista per Boyhood
2015 Premio Migliore attrice non protagonista per Boyhood
2019 Recitazione
2014 Recitazione
2013 Recitazione
2003 Recitazione
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