Cote de Pablo est née le 12 novembre 1979 à Santiago, au Chili, mais a grandi et a été élevée à Miami, en Floride, USA.
Elle a donc naturellement suivi ses études dans une école de cette ville, l'Arvida Middle School of Miami, avant de trouver sa voie et de décider de faire carrière dans la comédie. En ce sens, elle a suivi sa formation au Carnegie Mellon University de Pittsburg où elle étudia le théâtre, la composition et la musique de chambre. Elle y obtint un diplôme en 2000.
Au premier abord, sa filmographie peut semblée peu étoffée mais pourtant ses rôles à la télévision incluent notamment : "Measure for Measure" (2002) dans le rôle de Juliet, "L'éducation de Max Bickford" (téléfilm, 2001) dans le rôle de Gina, "The Jury" (séries TV, 2004-05) dans le rôle de Margaret Cisneros, "The Street" (2002, série TV) dans le rôle de Fiona, "When I grow u"p ( film, 2003), et auparavant dans le soap "All My Children" (1998-2000), soap dans lequel joua également Lauren Holly en son temps, et où Cote de Pablo se fit connaitre. C'est après son rôle dans "The Jury" qu'elle décrocha celui de Ziva David en 2005 et intégra le cast de "NCIS".
En 2005, elle fit également ses débuts au théâtre à Broadway dans la pièce "The Mambo Kings", pièce qu'elle joua également au Golden Gate Theater de San Francisco.
Elle déclare passer son temps libre à l'écriture et à la composition de musique originale. Elle a fait construire une maison à New York mais vit actuellement à Los Angeles.
Côté vie privée, elle est actuellement célibataire mais reconnait que son emploi du temps surchargé ne lui laisse pas beaucoup de temps libre pour sa vie personnelle et privée. En général, la plupart du temps, elle aime se reposer, aller au cinéma, regarder des films classiques à la TV. Elle sort aussi à l'occasion avec ses amis mais ne va plus en boites de nuit comme auparavant.
Enfin, elle aime la nature et préfère partir en vacances au soleil, si possible dans des endroits peu fréquentés par les touristes.
Cote de Pablo a reçu le 18 août 2006 l'Award de la "Meilleure actrice dans un second rôle" pour son rôle de Ziva David dans "NCIS" aux Imagen Awards (qui récompensent les personnalités des médias d'origine latino).
