Kimberly Alexis Bledel Houston, Teksas'ta Nanette (Dozier) ve Martin Bledel'in çocuğu olarak dünyaya geldi. Anne ve babası İspanyolca konuşmaktadır (annesi Arizona'da doğmuş ve Meksika'da büyümüştür ve babası Arjantin'de doğmuştur) ve Alexis'in soyu Danimarkalı, Galli, İngiliz, İskoç, İrlandalı ve Fransızdır.Alexis, yıllarca kamera önünde model olarak geçirdikten sonra ilk televizyon çıkışını Gilmore Kızları (2000) ile yaptı. Bledel'in ailesi, kızlarının utangaçlığını yenmesine yardımcı olacağını umarak 8 yaşındayken onu Houston'da halk tiyatrosunu denemeye teşvik etti. Our Town, The Wizard of Oz ve Aladdin'in yapımlarında rol almaya devam etti ve daha sonra yerel bir alışveriş merkezinde modellik yapmak üzere izlendi. Modellik kariyerine henüz lisedeyken başladı ve Tokyo, Milano, New York ve Los Angeles gibi yerlere seyahat etti. Mezun olduktan sonra NYU'ya film bölümü için kaydoldu. Bledel, 2000 baharında modellik ajansı aracılığıyla bir menajer buldu ve ilk pilot sezonu için Los Angeles'a giderek Gilmore Kızları'nda (2000) çok sevilen Rory rolünü kaptı.Bledel, çalışmadığı zamanlarda yazmaktan, okumaktan, fotoğraf çekmekten, sinemaya gitmekten ve ailesiyle vakit geçirmekten hoşlanıyor. Bir oğlu olan aktör Vincent Kartheiser ile evliydi.