Houston'daki St. Agnes Academy'ye başlamadan önce 14 yaşındayken bir süre yerel bir mağazada modellik yapan ve liseye giderken de modellik kariyerine devam eden Alexis, aynı zamanda Tokyo, Milan, New York ve Los Angeles gibi merkezlere seyahat etti. Page Parkes Modellik ve Oyunculuk Merkezi'nde (Page Parkes Center for Modeling and Acting) eğitim aldıktan sonra 1 sene kadar New York Üniversitesi'ne bağlı Tish Sanat Okulu'na (Tish School of Arts) devam etti.
2000 baharında Los Angeles'da katıldığı deneme çekimlerinin ardından, Gilmore Girls adlı dizide oynaması için seçildi ve televizyon kariyeri başlamış oldu. Bekar anne Lorelai Victoria Gilmore'un kızı Lorelai Leigh 'Rory' Gilmore karakterini canlandıran Alexis, bu rolüyle birçok tv ödülünün de (2002-Kadın Oyuncu Dalında Family Television Award, 2005 ve 2006 Komedi Dalında Teen Choice Award) sahibi oldu. Dizinin birinci sezonunda karakterinin aşırı kahve içmesinden dolayı zamanla bundan usanan Alexis, dizide Rory kahve içtiği zaman, artık çay yada kola içmeye başladı ve rolüyle ilgili şunları söyledi:
Bazı kişilik özelliklerinden ve ailesiyle olan ilişkilerinden dolayı Rory karakteriyle kendimi bağdaştırdığımı söyleyebilirim. Zaten bence dizideki aile yapısı ve anne-kız ilişkisini bir çok kişi kendisiyle bağdaştırabilir.
Gillmore Girls'de oynamaya devam ettiği süre içerisinde, Tuck Everlasting (2002-Winifred 'Winnie' Foster rolünde), DysEnchanted (2004-Goldilocks rolünde), Bride & Prejudice (2004-Georgina "Georgie" Darcy rolünde), The Orphan King (2005-Dylan rolünde) ve The Sisterhood of the Traveling Pants (2005-Lena rolünde) filmlerinde rol aldı. Yine 2005'de ses getiren Bruce Willis, Benicio Del Toro, Jessica Alba ve Brittany Murphy'nin başrollerinde oynadığı Robert Rodrigez filmi Sin City'de 'Becky' karakterini canlandırdı. Genelde siyah beyaz olan ancak bazı bölgelerin renklendirildiği filmde Rodrigez, Alexis'in gözlerini çok etkileyici buldu ve böylece Becky karakteri, gözlerinin mavi rengini korudu. Alexis, Becky karakteriyle ilgili olarak 'Silah taşıyor ve popo tekmeliyor' demişti.
Amerikan ska punk grubu Less Than Jake'in 2003 yılındaki Anthem albümünün She's Gonna Break Soon şarkısının klibinde de oynayan Alexis, son olarak 2006 yapımı I'm Reed Fish adlı filmde Kate Peterson karakterini canlandırdı.
Ailesi ve yakın arkadaşları tarafından 'Kim' diye çağırılan ve çalışmadığı zamanlarda kitap okumaktan, gezmekten, fotoğraf çekmekten ve ailesi ile zaman geçirmekten zevk alan Alexis, alacak parası olmayanlara kitap yardımı sağlayan First Book adlı organizasyonda da çalışıyor.
2002 yılında Teen People's magazine 'Hottest Stars Under 25' listesinde yer alan Bledel, Maxim Magazine'in Hot 100 of 2005 listesinde 87. sırada yer aldı.
Gilmore Girls'deki rol arkadaşı Milo Ventimiglia ile 2006 baharında ayrılmalarından önce, 3.5 yıllık bir birliktelik yaşayan Alexis'in, Sophie adında Malta Chihuahua cinsi bir köpeği var. Alexis, halen 7. sezonu sürmekte olan Gilmore Girls'de oynamaya devam ediyor ve Los Angeles'da yaşıyor.
