Née à Honolulu et fille d’un homme d’affaires, Kelly Preston mène une enfance itinérante dans le sillage de ce dernier, et séjourne pendant un an en Irak et pendant deux ans en Australie, où elle tourne ses premiers spots publicitaires et songe pour la première fois à une carrière d’actrice. A la fin de ses études secondaires, elle se fixe à Los Angeles pour suivre les cours d’art dramatique de l’USC et de l'UCLA. Elle tient alors son premier rôle professionnel dans le feuilleton
"Capitol".
Lancée par la comédie d'Ivan Reitman
Jumeaux, où elle "initiait" avec brio Arnold Schwarzenegger, elle a notamment tourné en vedette dans
Christine de John Carpenter,
Paiement Cash de John Frankenheimer,
Rien A Perdre, avec Tim Robbins et Martin Lawrence,
Addicted To Love de Griffin Dunne, avec Meg Ryan et Matthew Broderick,
Mister G., avec Eddie Murphy,
Jack Frost, avec Michael Keaton, et
Pour L'Amour Du Jeu de Sam Raimi, avec Kevin Costner.
En 2003, elle a été la partenaire de Gwyneth Paltrow et Christina Applegate dans la comédie de Bruno Barreto
Hotesse A Tout Prix et a tourné dans
Le Chat Chapeauté de Bo Welch, une adaptation de la fable du Dr. Seuss où elle partage la vedette avec Mike Myers et Alec Baldwin.
Ont suivi des prestations dans des séries télévisées comme
Joey (2004) ou encore
Fat Actress (2005), ainsi que quelques rôles au cinéma (
Death Sentence, 2007).
En 2008 on la retrouve dans
Papy-sitter aux côtés de son mari John Travolta.