Dempsey ha pasado su infancia en Lewiston, en el Maine. Hace sus pinitos en el teatro con "Torch Song Trilogy", una obra producida en San Francisco. Entre las otras obras del principio de su carrera, se recordará "On Golden Pond" para la Maine Acting Company, "Brighton Beach Memoirs", la producción itinerante internacional, bajo la dirección de Gene Saks y "The Subject Was Roses" en el Roundabout Theatre de New York. Últimamente ha vuelto a la escena en el Pasadena Playhouse, con el papel Algernon Moncrieff en "The Importance of Being Earnest" (La Importancia de llamarse Ernesto).
Patrick Dempsey actúa actualemente en Grey's Anatomy, la serie revelación del año en la cadena ABC. Su interpretación del Dr. Derek Shepherd le ha valido en 2007 un Screen Actors Guild Award y el People's Choice Award. Patrick ha sido nominado a los Golden Globe 2007 y 2006 para el Premio como Mejor Actor de serie dramática televisada, así como a los Screen Actors Guild para el Premio como Mejor Actor de serie dramática.
La carrera cinematográfica Patrick Dempsey es así de completa. Made of Honor, (El Testigo Enamorado), su comedia romántica, ha sido objeto de salida mundial el 2 de mayo de 2008. P. Dempsey ha sido visto recientementeécemment, junto a Amy Adams en Enchanted, la película de Disney nominada para un Academy Award, así como Freedom Writers, película elegida por la crítica, junto a Hilary Swank.
P. Dempsey ha llegado a ser famoso por el papel de seductor improbable en los clásicos de los años 80. como Can’t Buy Me Love y Loverboy.Entre otras películas, hay que citar Sweet Home Alabama (Fashion Victim), Scream 3, With Honors, Outbreak (Alerte), Hugo Pool, The Treat, The Palace Thief (Le Club des Empereurs), Heaven Help Us, Happy Together, Some Girls, Coupe De Ville, Run, Mobsters, y In The Mood.Consigue igualmente en 2001 una nominación a un Emmy Award por su interpretación de Aaron Brooks, el hermano psicológicamente inestabla de Sela Ward en Once & Again, la serie unánimemente saludada por la crítica. En 2003, Dempsey hace una aparición remarcada en Will & Grace, la serie de éxito de la NBC, en el papel del enamorado de Will. En 2004, Dempsey comparte el cartel de Jawed Angels, la tan remarcada película de HBO producción, junto a Hilary Swank y Angelica Huston.
Dempsey ha participado igualmente en Crime and Punishment producida por la NBC, según la obra de Fyodor Dostoyevsky con Ben Kingsley. Sin embargo, no se le ve en la mini-serie televisada, 20,000 Leagues Under the Sea con Michael Caine. También ha compartido el cartel de la epopeya biblíca Jeremiah con Oliver Reed. Entre sus otros telefilmes y mini-series, citaremos JFK : Reckless Youth, A Season in Purgatory, Blood Knot, The Right to Remain Silent, Shallow Grave, y Blonde.