C'est afin de combattre sa timidité jugée maladive par son père que Kim Basinger s'inscrit enfant à des cours de danse. Remportant plus tard de nombreux prix dans des concours de Miss Junior, elle rejoint à son adolescence l'agence Ford et devient rapidement une des plus célèbres mannequins de la firme. Cinq ans plus tard, la jeune femme décide de tenter une carrière d'actrice et apparaît régulièrement à la télévision, que ce soit occasionnellement dans les séries Vegas et Drôles de dames ou dans un rôle récurrent pour Dog and cat. Le téléfilm Tant qu'il y aura des hommes lui permet d'affirmer son potentiel et la comédienne se retrouve pour la première fois sur grand écran dans le drame Hard Country en 1991 aux côtés de Jan Michael Vincent. Courant les castings, la jeune femme remporte son premier succès international en 1983 en incarnant une séduisante James Bond Girl dans Jamais plus jamais.Sa carrière décolle en 1986 grâce à sa prestation torride dans 9 semaines 1/2 face à Mickey Rourke, et avec lequel elle ajoute son nom à la liste des plus grands sex symbols de l'histoire du cinéma. De peur de se retrouver enfermée dans des rôles de séductrices, Kim Basinger opte dès l'année suivante pour la comédie burlesque Boire et Déboires (1987) où elle incarne une femme charmante mais incapable de supporter l'alcool, puis la comédie fantastique J'ai épousé une extra-terrestre (1988) dans laquelle elle campe une alien candide et sexy. Après le désistement de Sean Young, elle devient en 1989 la première "Batgirl" dans le Batman de Tim Burton, en jouant une journaliste cherchant à percer le secret de Bruce Wayne / Michael Keaton.Mettant sa carrière entre parenthèses afin de se consacrer à sa vie de couple auprès de son futur époux, le comédien Alec Baldwin, elle refuse le rôle de Catherine Tramell, la vénéneuse blonde glaciale de Basic Instinct. Elle fait son grand retour au cinéma dans un rôle pourtant similaire avec le thriller Sang chaud pour meurtre de sang-froid (1992) et pour lequel elle donne une deuxième fois la réplique à Richard Gere six ans après Sans pitié. Après avoir joué l'élément pivot de l'impressionnant casting de Prêt-à -porter (1994), il faudra attendre trois ans avant de la revoir jouer une femme fatale dans le film noir L.A. Confidential de Curtis Hanson, et pour lequel elle remporte l'année suivante l'Oscar du Meilleur second rôle. Toujours aussi discrète au cinéma, elle retrouve en 2002 Curtis Hanson en incarnant la mère paumée d' Eminem dans 8 Mile.
En 2010, elle retrouve Mickey Rourke vingt-quatre ans après 9 semaines 1/2, pour Informers de Gregor Jordan, dans lequel elle joue les seconds rôles. La même année, elle incarne la mère de Zac Efron dans Le Secret de Charlie de Burr Steers.