Voordat Patrick Dempsey in tv-series en films verscheen, speelde hij in verschillende theaterproducties en danste en jongleerde hij in een show op MTV. Zijn eerste grote filmrol kreeg Dempsey toen hij eenentwintig was in de film "Can't Buy Me Love". Twee jaar later, in 1989, speelde hij de hoofdrol in de films
Happy Hour en Loverboy, met actrice
Kirstie Alley.
Dempsey's eerste grote televisierol was een terugkerende rol als een vriendje van Will in de komedie Will & Grace; vele tv-series en een tv-film over John F. Kennedy volgden. Daarnaast verscheen Dempsey in een stuk of dertig films. Zijn grootste rollen had hij in:
Scream 3 (2000),
Sweet Home Alabama (2002) en
Enchanted (2007).
Het bekendst werd Dempsey echter door zijn rol als dokter Derek Shepherd in de tv-serie Grey's Anatomy.
Trivia
Patrick Dempsey werd toen hij vijftien was tweede bij de nationale jongleurs kampioenschappen; hij verloor van een kind dat later bij Cirque du Soleil ging.