De niña, Gilpin tomó clases de teatro en el Teatro Infantil de Dallas. En 1979, tras graduarse de la preparatoria Skyline, Gilpin se matriculó en la Universidad de Texas en Austin, especializándose en teatro, hasta que fue expulsada del programa de actuación al final de su segundo año. Después, tomó clases de actuación en Londres, y luego regresó a Dallas, donde trabajó brevemente como maquilladora. Fue aprendiz durante cinco veranos en el Festival de Teatro de Williamstown en Massachusetts. Durante su último verano en el festival, fue elegida para protagonizar la obra de teatro Hawthorne Country, siendo su primer papel importante. Se unió a Actors Equity en 1988.^[2]​

Gilpin apareció en la serie de televisión Cheers, interpretando a Holly Matheson, en el episodio 21 de la temporada 11, que se emitió en abril de 1993.

De 1993 a 2004, Gilpin interpretó a Roz Doyle en la serie de televisión Frasier, una secuela de Cheers, protagonizada por Kelsey Grammer como Frasier Crane, el mismo papel que había interpretado en Cheers desde 1984. Consiguió el papel tras ser una de las más de 300 actrices que se presentaron al casting. Lisa Kudrow fue finalista junto con Gilpin. Junto con el elenco principal, Gilpin ganó el Premio del Sindicato de Actores de Cine a la Mejor Interpretación Reparto en una Serie de Comedia en 1999.^[3]​

En 2009, Gilpin apareció en el drama familiar de ABC Make It or Break It, por el que recibió un premio Gracie en la categoría de "Mejor actriz femenina en un papel secundario en una serie dramática".

Gilpin y su compañera de reparto de Frasier Jane Leeves dirigieron una compañía de producción, Bristol Cities (nombrada a partir de la jerga rimada cockney), cuyos proyectos incluyeron un piloto para la cadena Fox titulado Minister of Divine, una nueva versión estadounidense de la comedia británica The Vicar of Dibley con Kirstie Alley (otra mimbro del reparto de Cheers) en un papel protagónico. Gilpin prestó su voz al personaje Jane Proudfoot en la película Final Fantasy: The Spirits Within. Proporcionó las voces de Desiree en la serie de televisión animada de Nickelodeon Danny Phantom, Volcana en Superman: The Animated Series y Justice League, Hecate en Hercules y Kate Corrigan en las películas animadas de Hellboy. Gilpin también hizo trabajos de voz para varios anuncios de televisión de Wells Fargo y Johnsonville Meats.

Gilpin realizó apariciones especiales en las series de televisión Medium y Desperate Housewives. Más tarde, apareció en Law & Order: Criminal Intent. También protagonizó junto a Teri Polo la película de Lifetime For the Love of a Child. En 2012, Gilpin apareció como estrella invitada junto a otro exmiembro del reparto de Cheers, Ted Danson, en CSI: Crime Scene Investigation. Tuvo un papel recurrente en Men at Work de TBS como editora de la revista Full Steam. En la segunda temporada de Scorpion, fue presentada como Katherine Cooper, jefa de equipo en Seguridad Nacional.

En 2023, Gilpin repitió su papel de Roz Doyle en el reboot de Frasier de Paramount.

Gilpin nació en Waco, Texas, hija de los estudiantes de la Universidad de Baylor Jim O'Brien (nacido James Oldham) y Sandra Jo Hauck. Tras el nacimiento de su hermana, Patti Jo, en 1965, sus padres se divorciaron, y Sandra se mudó con sus dos hijas a Houston. En 1968, Sandra se casó con su amigo de la infancia, Wes Gilpin, y Peri y su hermana adoptaron su apellido. En 1969, los Gilpin se mudaron a Dallas, donde Peri creció.^[2]​ En 1983, su padre falleció en un accidente de paracaidismo.

En 1997, la madre de Gilpin falleció de leiomiosarcoma.^[4]​ Gilpin ha liderado iniciativas para promover la concienciación sobre la investigación del cáncer desde que le diagnosticaron la enfermedad a su madre.^[5]​ Sus hermanos también fallecieron de cáncer. El 30 de abril de 2020, su hermana, Patti, falleció tras una larga batalla contra el cáncer. El 29 de julio de 2023, su hermano, Marc Gilpin, falleció por complicaciones relacionadas con un glioblastoma cerebral a los 56 años. También era actor, siendo conocido por haber aparecido de niño en la película de 1978 Tiburón 2.^[6]​^[7]​

El 31 de julio de 1999, Gilpin se casó con el pintor Christian Vincent. Tienen gemelos, que nacieron de una madre de alquiler el 7 de mayo de 2004.^[8]​

Jane Leeves, compañera de reparto de Gilpin en Frasier, es su vecina y amiga íntima.^[4]​

• Peri Gilpin en Internet Movie Database (en inglés).
• Peri Gilpin Interview with Ability Magazine
• Peri Gilpin en Allmovie