Biografia Nata a Minneapolis, figlia di Marvin Trammel ed Erna Jean Johnson, ha tre fratelli. Ha studiato cinema e recitazione all'Università del Minnesota. Il suo debutto cinematografico avviene nel 1996 nel film Set It Off - Farsi notare, al fianco di altre attrici afroamericane come Vivica A. Fox, Jada Pinkett Smith e Queen Latifah.
Negli anni seguenti recita nei film Beloved (1998), al fianco di Oprah Winfrey e Danny Glover, e Bait - L'esca (2000). Nel 2002 interpreta la moglie di Denzel Washington nel film John Q di Nick Cassavetes; dopo aver interpretato una donna sieropositiva in due episodi di Girlfriends, inizia con Washington un'assidua collaborazione: recitano insieme in The Manchurian Candidate (2004) e lui la dirige in The Great Debaters - Il potere della parola (2007). È una delle interpreti, al fianco di Jennifer Finnigan, della serie TV Close to Home - Giustizia ad ogni costo, in cui ha il ruolo di Maureen Scofield.
Dal 1989 al 2005 è stata sposata con Maurice Oldham, dal quale ha avuto due figli, Ajableu e Butterfly.
Filmografia parziale Cinema Set It Off - Farsi notare (Set It Off), regia di F. Gary Gray (1996) Beloved, regia di Jonathan Demme (1998) Bait - L'esca (Bait), regia di Antoine Fuqua (2000) John Q, regia di Nick Cassavetes (2002) The Manchurian Candidate, regia di Jonathan Demme (2004) The Great Debaters - Il potere della parola (The Great Debaters), regia di Denzel Washington (2007) Gifted Hands - Il dono (Gifted Hands: The Ben Carson Story), regia di Thomas Carter (2009) Dope - Follia e riscatto (Dope), regia di Rick Famuyiwa (2015) Il giustiziere della notte - Death Wish (Death Wish), regia di Eli Roth (2018) Ad Astra, regia di James Gray (2019)
Televisione Soul Food - serie TV, episodi 3x10-4x10 (2003) Close to Home - Giustizia ad ogni costo (Close to Home) - serie TV, 43 episodi (2005-2007) Private Practice – serie TV, episodio 1x06 (2009) Grey's Anatomy – serie TV, episodi 5x19-5x20, 5x23 (2009) Hit the Floor - serie TV, 33 episodi (2013-2016) Confirmation - Una donna per la verità (Confirmation) – film TV, regia di Rick Famuyiwa (2016) Star - serie TV, 4 episodi (2019) The Mosquito Coast - serie TV, 7 episodi (2021)
Doppiatrici italiane Nelle versioni in italiano delle opere in cui ha recitato, Kimberly Elise è stata doppiata da:
Irene Di Valmo in Close to Home - Giustizia ad ogni costo, Grey's Anatomy, Private Practice Roberta Pellini in Set It Off - Farsi notare Tiziana Avarista in John Q Giuppy Izzo in The Manchurian Candidate Angela Brusa ne Il giustiziere della notte - Death Wish Stella Gasparri in Ad Astra Alessandra Gengarelli in Star Guendalina Ward in The Mosquito Coast
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