Ранная жизнь Патрик Демпси родился 12 января 1966 года, в детстве жил в Букфилде, штат Мэн, и учился в средней школе Букфилда. Будучи подростком он получил третье место среди своей возрастной группы в национальном соревновании по жонглированию. В 1981 году он получил роль в постановке Torch Song Trilogy, а в последующие несколько лет продолжал попытки играть в театре.
Карьера В 1985 году Демпси дебютировал на экране, а два года спустя снялся с Беверли Д’Анджело в фильме «Под настроение», где сыграл роль её молодого ухажера. После этого он сыграл главные роли в подростковых комедиях «Любовь нельзя купить», «Некоторые девчонки», «Герой-любовник» и «Счастливы вместе».
В начале девяностых, Демпси пытался отойти от подростковых ролей, снимаясь в драмах, хотя особого успеха и не смог добиться, в частности сыграв в разгромленном критиками фильме «Гангстеры». В итоге оставшуюся часть десятилетия он, в основном, снимался в низкосортных фильмах, а также играл роли второго плана в таких картинах как «Эпидемия». В начале двухтысячных карьера Демпси пошла в гору, в особенности после номинации на премию «Эмми» за второстепенную роль брата-шизофреника героини Силы Уорд в сериале «Опять и снова». На большом экране он снялся в крупных фильмах как «Крик 3» и «Стильная штучка», а на телевидении был заметен в сериалах «Уилл и Грейс» и «Практика».
Наибольшим успехом в карьере Демпси стала роль доктора Дерека Шепарда в сериале Шонды Раймс «Анатомия страсти». Эта роль принесла ему премию Гильдии киноактёров США за лучший актёрский состав в драматическом сериале, а также две номинации на «Золотой глобус» за лучшую мужскую роль в телевизионном сериале — драма. Также он появился в его спин-оффе, сериале «Частная практика». Благодаря роли в сериале, Демпси смог вернуться на большой экран с ролями в коммерчески успешных фильмах «Писатели свободы», «Зачарованная», «Друг невесты», «День Святого Валентина» и «Трансформеры 3: Тёмная сторона Луны».
Личная жизнь В возрасте 21 года женился, невесте было 48 лет. Его первая жена, Рокки Паркер, является матерью его лучшего друга, актёра Кори Паркера (англ. Corey Parker). С 1999 года он женат на Джилл Финк, у них трое детей — дочь Таллула (20 февраля 2002) и сыновья-близнецы Дарби Гаден и Силливан Патрик (1 февраля 2007).