Grâce aux relations de son père, le surfeur Yancy Spencer III, dans le show-business, Abigail Spencer fait ses premiers pas à la télévision à l’âge de 17 ans, dans le feuilleton La Force du Destin. Après quelques apparitions sur le grand et le petit écran (Truth and Dare, Les Experts, Gilmore Girl), elle se voit offrir très tôt son premier rôle principal, en 2006, dans la série Angela’s Eye : celui d'un agent du FBI, capable de déceler le mensonge chez les autres. Mais le succès n’étant pas au rendez-vous,  le programme est annulé après 13 épisodes.

Lors de la saison 3 de Mad Men, elle campe le personnage de Suzanne Farrell, une institutrice entretenant une liaison avec Don Draper (Jon Hamm). En 2013, le public peut la retrouver au casting du film Le monde fantastique d'Oz aux côtés de James Franco et Mila Kunis, où elle joue une jeune femme qui se soumet volontairement aux tours du magicien. Abigail Spencer s’illustre ensuite dans le registre comique, et apparaît dans la sitcom How I Met Your Mother, comme l'une des conquêtes de Ted Mosby. Entre-temps, récurrente dans Suits, elle endosse la panoplie de l’avocate Dana Scott, impliquée dans une relation intense et complexe avec Harvey Specter. À la suite de cela, elle danse pour Cheyenne Jackson dans la comédie romantique A Beautiful Now, donne la réplique à John Travolta pour les besoin du thriller L’Affaire Monet, et devient l’ex-femme de Colin Farrell dans la saison 2 de True Detective. Ces différents rôles l’aident à se faire remarquer par les producteurs de Rectify, une série dans laquelle elle aide son frère à se reconstruire, après ses 19 ans d’emprisonnement.

Sa carrière prend un tournant lorsqu’en 2016, la comédienne est repérée pour interpréter Lucy Preston dans Timeless. Accompagnée de Matt Lanter et Malcolm Barrett, elle voyage dans le temps afin d’arrêter un criminel, désireux de modifier le cours de l’Histoire. Faute d’audience, la série est annulée, mais la forte mobilisation des fans lui permet d’être repêchée par la chaîne NBC, qui lui offre une saison 2. À cette bonne nouvelle vient s’ajouter son arrivée dans Grey’s Anatomy, où l’actrice se glisse dans la peau de Megan Hunt, sœur disparue d’Owen. Elle remplace alors Bridget Regan, cette dernière étant déjà occupée par The Last Ship.

Audrey Mateus