Diplômée en 1994 de la Spence School, à New York, elle s'inscrit à l'université Georges Washington pour faire quatre ans d'études théâtrales. En 2000, un premier rôle salué par la critique lui est offert par Our Song, dans lequel elle interprète une adolescente aussi brillante que perturbée. Elle connaît ensuite un grand succès en 2001 avec Save the last dance aux côtés de Julia Stiles. Tout au long de son parcours, elle joue aux côtés d'acteurs de renommée comme Anthony Hopkins dans Bad company (2002) et La Couleur du mensonge (2003), Kevin Spacey dans The United States of Leland (2003) ou encore Meg Ryan dans le biopic du boxeur Luther Shaw, Dans les cordes (2004).

C'est à partir de 2004 qu'elle s'impose réellement dans le monde du cinéma à travers son rôle de lesbienne décidée à avoir un enfant dans She hate me de Spike Lee. Sa réussite dans ce film lui permet de jouer dans Ray de Taylor Hackford, où elle incarne Della Bea Robinson, la femme du chanteur/compositeur Ray Charles, brillamment interprété par Jamie Foxx. Elle se réinvente dans ce même genre en 2007 sous la direction de Kevin Macdonald en interprétant la femme de l'ancien chef ougandais Idi Amin Dada, dans le biopic Le Dernier roi d'Ecosse.

Entre temps, elle est sollicitée dans la grosse production super-héroïque Les 4 Fantastiques (2005) qui revient en 2007 avec un deuxième volet intitulé Les 4 Fantastiques et le Surfer d'Argent, mais aussi dans Mr. & Mrs. Smith (2005) où elle partage l'écran avec le fameux couple Brad Pitt et Angelina Jolie. Kerry Washington continue sur sa lancée, alternant blockbusters et films plus personnels : ainsi, elle rejoue sous la direction de Spike Lee dans Miracle à Santa-Anna (2008) et assure la même année un rôle important dans Mother & Child aux côtés de Naomi Watts et Samuel L. Jackson (avec qui elle avait déjà travaillé dans Harcelés deux ans plus tôt).

L'actrice enchaîne les interprétations entre films et séries télévisées, ce qui la mène à avoir une certaine notoriété dans le domaine. En 2012, elle est mise en vedette dans la série Scandal où elle joue le rôle d'Olivia Price, une experte en relations publiques. Au cinéma, elle fait partie la même année du très mal reçu Mille Mots (tant d'un point de vue critique que commercial) en compagnie d'Eddie Murphy, puis rejoint le casting de Django Unchained (2013), le nouveau film de Quentin Tarantino.