Richardson asistió a varias escuelas, incluyendo la Holton-Arms School y la Hockaday School.^[4]​^[5]​ Se graduó en 1972 de la Southern Methodist University, donde se hizo amiga de los actores Beth Henley y Stephen Tobolowsky. Tobolowsky inicialmente sugirió a los productores de Home Improvement que Richardson fuera considerada para el papel de Jill Taylor después de que Frances Fisher fuera considerada demasiado seria para el papel.

Richardson comenzó como suplente para el papel de Gypsy Rose Lee en la producción de Broadway de Angela Lansbury de Gypsy: A Musical Fable en 1974, interpretando también varios papeles pequeños en el coro. En los diez años siguientes trabajó en teatro regional, comerciales y obras de teatro. Tuvo papeles en programas como The Equalizer, Spencer For Hire y Kate & Allie. Apareció en un episodio de The Cosby Show en la tercera temporada, interpretando a una mujer que da a luz a su noveno hijo. Richardson también apareció en las películas Christmas Evil y CHUD. En 1989, apareció en un episodio de Quantum Leap como propietaria de una emisora de radio.

En 1983, se mudó brevemente de Nueva York a Los Ángeles para participar en una comedia sobre las hermanas gemelas de Katey Sagal, Liz y Jean Sagal, titulada Double Trouble. Cuando se le pidió que regresara para una segunda temporada, rechazó la oferta para quedarse en Nueva York y seguir actuando en The Miss Firecracker Contest, de Beth Henley. Unos años más tarde, Allan Burns, cocreador de The Mary Tyler Moore Show, la trajo de vuelta a Los Ángeles para protagonizar dos comedias: Eisenhower and Lutz y FM. Ambas series duraron 13 episodios.

En 1991, Richardson se convirtió en el reemplazo de último minuto de Frances Fisher para interpretar el papel de Jill Taylor en la comedia de ABC Home Improvement. Richardson recibió cuatro nominaciones al Emmy y dos al Globo de Oro por este papel. Mientras trabajaba en Home Improvement, presentó los Emmy con Ellen DeGeneres, protagonizó la miniserie Undue Influence con Brian Dennehy, Sophie and the Moonhanger en Lifetime con Lynn Whitfield y obtuvo una nominación al Independent Spirit en 1997 por su primer papel importante en una película teatral en Ulee's Gold.

En 2002, Richardson sustituyó a Janine Turner en la serie dramática médica de Lifetime Strong Medicine.^[6]​ Fue nominada a dos premios Prism por su trabajo en Strong Medicine. Tras tres temporadas en esa serie, interpretó un papel recurrente como Sheila Brooks, jefa de campaña del candidato presidencial republicano Arnold Vinick (Alan Alda), en las dos últimas temporadas del drama político de la NBC The West Wing.

Richardson apareció en la primera temporada de Law & Order: Special Victims Unit. En 2008, fue productora ejecutiva del videodocumental Long Story Short. En 2010, apareció en una película hecha para televisión de NBC, The Jensen Project, y en 2011, apareció en la película para televisión de Lifetime Bringing Ashley Home, también protagonizada por A.J. Cook y Jennifer Morrison. En 2012, protagonizó la película Beautiful Wave, y al año siguiente apareció en la película para televisión de Hallmark Channel Smart Cookies. Desde entonces, Richardson ha filmado varias películas independientes y dos películas más para el canal Hallmark, Friend Request y Snow Bride.

En el duodécimo episodio de la cuarta temporada de Last Man Standing, titulado "Helen Potts", Richardson apareció como estrella invitada, y se reunió con su antiguo compañero de reparto de Home Improvement, Tim Allen. Al final del episodio, se reveló que uno de sus hijos se llama Randy, interpretado por su otro compañero de reparto en Home Improvement, Jonathan Taylor Thomas. Regresó como Helen Potts en la siguiente temporada. En una toma descartada de la cuarta temporada, accidentalmente llama "Tim" a Mike, el personaje de Tim Allen (y su esposo en la serie) en Home Improvement.

En 2015, se postuló para la presidencia nacional de SAG-AFTRA, tras un mandato en la junta directiva. Perdió las elecciones por un estrecho margen ante Ken Howard. Fue reelegida para las juntas directivas nacional y local de SAG-AFTRA en Los Ángeles.

En 2016, Richardson regresó a los escenarios con Steel Magnolias en el Bucks County Playhouse de New Hope, Pensilvania. Esta producción fue dirigida por la cuatro veces nominada al Óscar Marsha Mason, y también contó con la participación de Elaine Hendrix, Lucy DeVito, Jessica Walter y Susan Sullivan.^[7]​^[8]​ El 9 de junio de 2016, esta producción se convirtió en el espectáculo más taquillero de la historia del Bucks County Playhouse.^[9]​

Richardson se casó con su compañero actor Ray Baker en 1982. Tuvieron tres hijos juntos: Henry Richardson Baker (nacido el 22 de febrero de 1985) y los gemelos Roxanne Elizabeth Baker y Joe Castle Baker (nacidos el 3 de enero de 1991), antes de divorciarse en 1995.^[10]​

Richardson mantuvo una relación a largo plazo con el psicólogo jubilado Mark Cline, a quien conoció cuando ambos eran estudiantes en la Southern Methodist University.^[6]​

Su padre falleció de parálisis supranuclear progresiva en 2005.^[11]​^[12]​

• Patricia Richardson en Internet Movie Database (en inglés).