Graham est née à Honolulu, mais, suite au divorce de ses parents, a déménagé à l'âge de cinq ans, à Washington, DC. Elle a développé une relation serrée avec son père, avec qui elle a voyagé énormément, dû à l'emploi de celui-ci en tant qu'employé du Congrès. Très jeune, elle a fait de la compétition équestre. Mais déjà à l'école élémentaire, elle a découvert le théâtre. Elle a fait partie du groupe de théâtre de son école, elle a également participé à de petites productions communautaires. Elle a gradué de Barnard College en 1988 avec un baccalauréat ès arts en anglais. Elle déménagea au Texas, où elle gradua en 1992 de la Southern Methodist University d'une maîtrise en beaux-arts en tant que qu'actrice de performance. Elle déménagea ensuite à New-York, où elle tenta de percer le milieu artistique. Elle participa à plusieurs publicités, ainsi qu'à trois sitcoms qui ont été retirés après quelques épisodes seulement. En 1996 et 1997, elle joua en tant que vedette invitée régulière dans plusieurs séries populaires de NBC, telles que 3rd Rock from the Sun,Caroline in the City, Seinfeld, Law & Order et Newsradio. C'est en 2000 qu'elle reçut le rôle principal de Lorelai Gilmore de la série télévisée Gilmore Girls. Elle reçut une nomination au Golden Globe Awards dans la catégorie Meilleure Actrice dans une Série Télévisée (Drame). Aussi, elle est la productrice de la septième saison de Gilmore Girls. Depuis, elle a joué plusieurs rôles dans des films et séries. Elle a également prêté sa voix à des commerciaux. Le 9 octobre, 2009, il a été annoncé que Graham jouerait dans la série Parenthood, interprétant le rôle de Sarah Braveman, une mère célibataire. La série a fait ses débuts sur NBC l'année d'après, et elle a été renouvelée pour une seconde saison. Dans le magazine More du mois de mars 2010, elle parle du fait d'être célibataire à 40 ans: « Ce qui est drôle, c'est que je fais un job que seulement 2% de la population fait et que malgré tout, il y a cette implication qu'on n'a pas complètement réussi dans la vie si on est célibataire et dans la quarantaine. Mais pourquoi pas ? Je voulais un cheval quand j'ai grandi aussi. Est-ce que ça veut dire que je n'ai pas réussi parce que je n'ai pas de cheval ? » Par ailleurs, Lauren Graham avoue qu'elle a toujours rencontré ses petits amis par chance. « Mon premier petit ami au collège était le type qui était assis en face de moi parce que, alphabétiquement, on était des âmes soeurs. J'ai regardé tellement longtemps l'arrière de sa tête que je pensais que j'en étais amoureuse. » Plusieurs rumeurs non fondées ont véhiculé une relation amoureuse entre Graham et sa co-vedette dans Gilmore Girls, Scott Patterson. Elle est maintenant en relation avec Peter Krause.Graham et Krause sont co-vedettes dans la série télévisée Parenthood, y jouant le rôle de frère et soeur.
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“ Cette jolie série rafraîchissante est tenue par un duo lumineux formé par L.Graham et A.Bledel et des personnages loufoques ”— jerometrecherel29 juillet 2016
“ Du gros n'importe quoi mais la volonté est si honnête que je me sens incapable de juger objectivement ce pur délire à la folie communicative ”— Yohanes10 avril 2014