Născută în Memphis, Tennessee, a studiat teatru la Universitatea Metodistă de Sud înainte de a se muta în New York City pentru a-și urma o carieră în actorie. A obținut roluri minore pe scenă înainte de a fi distribuită în primul său rol pe ecran în Taking Off (1971). Prima sa performanță pe scenă Off-Broadway a fost în producția din 1976 a Vanities. Pe parcursul anilor '70 și începutul anilor '80, a continuat să joace atât pe ecran, cât și pe scenă, și a obținut o nominalizare la Premiul Tony pentru Cea mai bună actriță în rol principal într-o piesă în 1983 pentru interpretarea sa din 'night, Mother, și a câștigat un Premiu Obie în 1988 pentru interpretarea sa din Frankie and Johnny în Clair de Lune.
Interpretarea lui Bates ca Annie Wilkes în thrillerul psihologic tensionat Misery (1990) a marcat debutul ei în Hollywood, câștigându-i Premiul Oscar pentru Cea mai bună actriță. Alte aprecieri au venit pentru rolul său principal în Dolores Claiborne (1995), The Waterboy (1998) și rolurile secundare în Fried Green Tomatoes (1991) și Titanic (1997). Bates a primit ulterior nominalizări la Oscar în categoria Cea mai bună actriță în rol secundar pentru munca sa în Primary Colors (1998), About Schmidt (2002) și Richard Jewell (2019).
Munca lui Bates în televiziune a dus la 14 nominalizări la Premiile Emmy, inclusiv două pentru rolul său principal în seria NBC Harry's Law (2011–12). A câștigat Premiul Primetime Emmy pentru Cea mai bună actriță invitată într-o serie de comedie pentru apariția sa în sezonul nouă din Two and a Half Men (2012) și Premiul Primetime Emmy pentru Cea mai bună actriță în rol secundar într-o miniserie sau film pentru interpretarea sa a lui Delphine LaLaurie în sezonul trei din American Horror Story (2013). De asemenea, a primit aprecieri pentru interpretarea sa a lui Miss Hannigan în adaptarea televizată din 1999 a lui Annie. Creditele sale de regie includ mai multe episoade din seria HBO Six