Kristen Carroll Wiig est née le 22 août 1973 dans la ville de Canandaigua, dans l'État de New York. À l'âge de trois ans, elle emménage avec sa famille à Lancaster, Pennsylvanie, puis plus tard à Rochester, État de New York, ville dont elle resta jusqu'à être diplômée de la Brighton High School, en 1991. Elle a poursuivi ses études à l'Université d'Arizona, avec une spécialisation en art.
Après ses études, elle est embauchée à de nombreux emplois, dont graphiste dans une clinique de chirurgie plastique, où elle montrait ce que ressemblerait les patients après l'opération.
Mais elle partit à Los Angeles et poursuit une carrière d'actrice où elle rejoint The Groundlings, une troupe d'improvisation comique, dont certains avant elle, comme Will Ferrell, Will Forte, Ana Gasteyer et Lisa Kudrow ont fait leurs débuts avant de devenir connus du grand public. La carrière de Kristen est consacrée essentiellement à la comédie, participant à des spectacles, dont un rôle régulier dans The Perks, joué au Empty Stage Comedy Theatre, qui s'est fini en 2000.
Dans une interview au sujet de l'impact qu'a eu la comédie sur Kristen Wiig, Jason Sudeikis, son collègue du Saturday Night Live dit qu'« elle avait une trentaine de vies avant qu'elle ne se présente à Saturday Night Live, elle a eu un tas d'emplois fous, de folles coupes de cheveux et a vécu environ dans une douzaine de villes. » Il continue en disant qu'il y a toujours un moment où elle dira : « "Eh bien, quand j'étais fleuriste" ou "quand j'ai vendu des pêches dans la rue" ou "quand je suis allé dans une école de massage" » et que Kristen est un compagnon qui peut commencer une phrase à partir de n'importe laquelle qui ne suit pas les prémisses.
L'année 2003 marque ses débuts cinématographiques dans un petit rôle dans le film Melvin Goes to Dinner, réalisé par Bob Odenkirk. La même année, elle fait ses débuts à la télévision dans The Joe Schmo Show, parodie d'émission de télé-réalité, où elle incarne Patricia "Dr. Pat" Lane, conseillère conjugal qui use de la charlatanisme, dont le surnom de son personnage est The Quack) durant la première saison.
Après plusieurs apparitions dans des films ou des émissions comme Le Drew Carey Show, elle obtient la consécration en 2005 au Saturday Night Live, qu'elle intègre dès la 31e saison, qu'elle va se faire véritablement connaître du grand public. Elle resta au SNL, après une coupe budgétaire, devenant ainsi membre à part entière de la distribution au début de la 32e saison en 2006. Elle est devenu célèbre pour ses personnages comme Pénélope, Gilly, l'écolière très espiègle, The Target Lady, A-Hole Girl et Judy Grimes, un agent de voyage nerveux apparaissant fréquemment sur Weekend Update; ainsi que de véritables personnes comme Suze Orman et Nancy Pelosi.
Si ses débuts au cinéma étaient une succession de seconds rôles, c'est le producteur, réalisateur et scénariste Judd Apatow, avec lequel elle entame une fructueuse collaboration, qui lui offre ses premiers rôles d'importance au cinéma en incarnant la patronne de Katherine Heigl dans En cloque, mode d'emploi et la première épouse d'un chanteur de rock (incarné par John C. Reilly) dans Walk Hard - L'histoire de Dewey Cox.
Durant cette même période, elle apparaît dans pas moins de quatre longs-métrages : Les Frères Solomon, avec Will Forte, son compère du Saturday Night Live, Bill, Semi-pro et Pretty Bird.
Elle apparaît dans le rôle d'une prof de yoga dans Sans Sarah rien ne va, produit par Judd Apatow. Mais la scène dans lequel elle apparaît fut coupé lors du montage initial pour sa sortie en salles cinéma, mais figurera dans la version non censurée.
Tout en continuant d'officier au Saturday Night Live, elle continue une carrière cinématographique, étant une chirurgienne dans La Ville Fantôme, au côté de Ricky Gervais, l'épouse de Jason Bateman dans Extract, la patronne d'un parc dans Adventureland et une joueuse de roller derby dans
Bliss, premier long-métrage réalisé par Drew Barrymore, qui connaissent de bons accueils de la part de la critique , et participe pour la télévision participé à un épisode de la série 30 Rock, de son ancienne complice du SNL, Tina Fey, puis double un personnage du film d'animation L'Âge de glace 3.
En 2010, elle joue dans l'adaptation au cinéma de MacGruber, parodie de la série MacGyver qui a fait l'objet de sketches du Saturday Night et change de registre pour la première fois en tournant le film dramatique All Good Things, partageant ainsi la vedette avec Kirsten Dunst et Ryan Gosling. Les deux films rencontrent des critiques mitigés,,, et n'obtient pas de succès escomptés en salles,.
Le film Bridesmaids, produit par Apatow Productions et dont le tournage est prévue en 2010 et dont la sortie est prévue en mai 2011, marquera ses débuts comme scénariste et productrice.
Elle était la seule femme de la distribution régulière du Saturday Night Live après le départ d'Amy Poehler à la 34e saison pour la série Parks and Recreations, jusqu'à ce qu'Abby Elliot devienne membre régulière à la 36e saison. Kristen a également accompagné le producteur du show, Lorne Michaels lors des auditions des acteurs potentiels pour l'émission.
Le 16 juillet 2009, Wiig a été nommé pour un Emmy Award pour le meilleur second rôle féminin dans une série comique pour son travail sur Saturday Night Live. En décembre 2008, elle fait partie du classement d'Entertainment Weekly's List du 15 Great Performances pour ses rôles différents sur Saturday Night Live et, en avril 2009, Wiig fait partie de la liste des 25 femmes les plus drôles à Hollywood, toujours pour Entertainment Weekly.
Kristen Wiig fut marié de 2005 à 2009 à l'acteur Hayes Hargrove, et est actuellement en couple avec l'acteur, scénariste et cinéaste Brian Petsos. Ils vivent ensemble à Manhattan.