Formée à l'école de théâtre de l'Université de Los Angeles, Merrin Dungey fait ses armes dans des publicités. Elle obtient son premier rôle dans une fiction en 1995 dans un épisode de la série Martin aux côtés de Martin Lawrence. Elle enchaîne dans les 4 épisodes de Party Girl (1996) avant d'apparaître dans de nombreuses séries à succès comme Urgences, Seinfeld, À la Maison blanche, Jesse, ou encore Friends. Dès 1999, elle joue un personnage récurrent pendant plusieurs années dans la série comique Un Gars du Queens. Après Grosse Pointe et Malcolm en 2000, elle devient la meilleure amie - puis pire ennemie - de Sydney Bristow (Jennifer Garner) dans Alias (2001). Elle quitte la série après 2 saisons et se trouve une nouvelle amie dans Summerland où elle incarne Susannah, la partenaire d'Ava (Lori Loughlin).

Sur le grand écran, Merrin Dungey participe au film catastrophe Deep impact en 1998 face à Téa Leoni, suivi de En direct sur Ed TV sous la direction de Ron Howard un an plus tard. En 2000, elle tient un rôle secondaire dans la comédie dramatique Au bout du désespoir.