D'ascendance amérindienne, de la tribu des Wayuu, et espagnole, elle est la cinquième des six enfants d'un couple d'enseignants. Après un an d'université, elle émigre à Milan en Italie pour sa carrière de mannequin. En 1998, elle défile pour Antonio Berardi, Bella Freud, Corinne Cobson, Claude Montana, ou Dolce & Gabbana. En publicité, on peut la voir pour Allure de Chanel, Verino de Roberto Verino, ainsi que chez Victoria's Secret. Dès le début de sa carrière elle apparaît plusieurs fois dans le Sports Illustrated Swimsuit Issue annuel et est habituée chez L'Oréal.
En 1989, elle concourt pour le titre de Miss Venezuela en représentant la péninsule de Guajira et arrive à la septième place.
Elle a fait ses débuts au cinéma dans le film français Le Jaguar (1996), aux côtés de Jean Reno. On l'a revue ensuite dans Beowulf (1999) avec Christophe Lambert et Rhona Mitra, mais surtout dans La Momie (1999) et Le Retour de la momie (2001) de Stephen Sommers, où elle incarne la maîtresse d'Imhotep, Ankh Su Namun. On peut également la voir en 2004 dans le thriller Profession profiler, dans le rôle d'un agent du FBI aux côtés de Val Kilmer.
À la télévision, Patricia Velasquez a été vue dans plusieurs séries télévisées telles que Arrested Development, Les Experts : Miami, ou encore The L Word.
Elle a participé dans la 5e saison de The Celebrity Apprentice, elle a été éliminée dans le sixième épisode.
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