Rôle après rôle, Kristen Bell s'est imposée comme une icône du monde geek. Mais avant d'acquérir ce statut, la future actrice fait d'abord ses preuves sur les planches, dès l'école élémentaire. Toujours présente dans les clubs de théâtre des établissements qu'elle fréquente, elle participe à plusieurs pièces et tourne dans quelques publicités. Sa carrière débute réellement à l'âge de 18 ans. Après une apparition non créditée dans la comédie dramatique Polish Wedding (1998), elle enchaîne les petits rôles au cinéma (Pootie Tang, People Are Dead) et à la télévision (un ou deux épisodes dans les séries The Shield, Everwood, Deadwood, une quinzaine dans Mes plus belles années).

Son premier personnage consistant est celui de Laura Newton, la fille du président des États-Unis, kidnappée dans le thriller Spartan (2004). Cette même année, elle décroche le rôle de sa vie, celui de Veronica Mars. À la ville, Kristen Bell a 24 ans, soit 7 ans de plus que le personnage qu'elle est censée incarner... Une constante pour l'actrice, habituée à jouer des personnages plus jeunes qu'elle. Le succès d'estime que remporte la série, en dépit des audiences décevantes, propulse l'actrice sur le devant de la scène. Pendant trois saisons, la lycéenne et détective Veronica Mars démêle les secrets du Neptune High School et de l'université de Hearst. Le show est finalement annulé en 2007.

Cet arrêt ne l'éloigne pas pour autant de la télévision, puisqu'elle apparaît dans la série Heroes où elle interprète le rôle récurrent d'une sadique aux pouvoirs électriques. Elle assure également la narration de Gossip Girl. Au cinéma, après l'horrifique Pulse (2006), la comédienne s'engage dans des films en rapport avec le monde geek. Elle est par exemple fan de Star Wars dans le délirant Fanboys (2007), et prête sa voix dans l'adaptation animée du manga Astro Boy (2009).

Les comédies romantiques lui font aussi les yeux doux, aussi bien pour des rôles de garces comme dans Sans Sarah rien ne va ! (elle reprendra son personnage le temps d'une courte apparition dans le spin-off American Trip), que pour celui de la fille sympathique (dans C'était à Rome, You Again ou encore Thérapie de couples). Mais loin de s'enfermer dans un genre, Kristen Bell diversifie ses projets, passant de la comédie musicale (Burlesque) au film d'horreur (Scream 4). En 2012, elle prend par exemple fait et cause... pour les baleines grises de Miracle en Alaska et tourne pour son réalisateur et acteur de mari Dax Shepard dans Hit and run.

À l'affiche de la série House of Lies aux côtés de Don Cheadle pendant cinq saisons, Kristen Bell se retrouve au long casting de My Movie Project et offre une suite en film, grâce à une campagne de crowdfunding record, à Veronica Mars. Après avoir donné de la voix dans La Reine des Neiges, on la retrouve en jeune mère à bout dans le déluré Bad Moms, aux côtés de Mila Kunis et Kathryn Hahn.