Kim Stanley studeerde aan de Universiteit van New Mexico. Ze begon al met acteren tijdens haar opleiding. Toen ze in New York aankwam werkte ze enerzijds als model, anderzijds volgde ze een opleiding aan de gekende Actor’s Studio van Elia Kazan en Lee Strasberg. Ze werd als actrice een voorbeeld van de method acting wat zorgde voor erkenning én prijzen op zowel Broadway als de Londense toneelplanken.
Stanley was dus voornamelijk een toneelactrice die maar in enkele films te zien was. Ondanks haar beperkte filmrollen werd ze genomineerd voor een Academy Award/Oscar voor haar rol in Seance on a Wet Afternoon (1964) maar kort hierna kreeg ze een zenuwinzinking en hield het op filmvlak voor bekeken. Daarna ging ze toneelles geven aan het Santa Fe College in New Mexico. Ze maakte een opmerkelijk comeback in Frances (1982) waar haar rol van de neurotische moeder van de heldin haar een tweede Oscarnominatie opleverde.