Kay Panabaker es por muchos conocida por su papel de la adolescente tremendamente angustiada, Nikki Westerly, en el drama Summerland (2004-2005). Los aficionados más jóvenes la conocen en el Disney Channel, entre otros trabajos por el telefilm Read It and Weep (2006), y por su papel recurrente en la serie Phil del futuro (Phil of the Future, 2004-2005). Actualmente, la actriz actúa como Lindsey Willows, la hija del personaje de Marg Helgenberger, en C.S.I (CSI: Crime Scene Investigation, 2006-2008); mientras también efectúa recientes apariciones como actriz invitada en Médium (Médium, 2005…); Entre fantasmas (Ghost Whisperer, 2007); Boston Legal (Boston legal, 2007); Dos hombres y medio (Two and a Half Men, 2007); y Weeds (2007).

Recientemente, Kay apareció en la gran pantalla dando vida a Georgie, la mejor amiga de la chica detective protagonista de Nancy Drew (2007), en lo que es una adaptación cinematográfica de los libros clásicos, para luego ser vista en la pequeña pantalla en Custody (2007), de Lifetime, junto a Rob Morrow y James Denton. Es la protagonista principal de Moondance Alexander (2007), un galardonado film familiar que también protagonizan Lori Loughlin y Don Johnson. En 2007, la joven actriz también fue reconocida por su interpretación en el film de Dylan y Cole Sprouse, A Modern Twain Story: The Prince and the Pauper (2007).

Chica extraordinariamente aplicada, Kay ha realizado un programa académico riguroso paralelamente a su labor profesional, que se ha traducido en la obtención de las mejores notas de su instituto a la edad de 13 años, para luego proseguir con una diplomatura en historia en la UCLA, lograda en marzo de 2007 a los 17 años. Cuando no trabaja, Kay disfruta junto a otros jóvenes dedicándose como voluntaria a diversas actividades caritativas para niños, entre ellas las de The Young Storytellers Foundation, Starlight Starbright, y Children’s Hospital.