Lyndsy Fonseca est une actrice et mannequin américaine née le 7 janvier 1987 à Oakland, en Californie.
Elle est surtout connue pour avoir joué les rôles de Colleen Carlton dans le feuilleton télévisé Les Feux de l'amour (2001-2005), Alexandra « Alex » Udinov dans Nikita (2010-2013) et Angie Martinelli dans Agent Carter (2015-2016).
Née à Oakland (Californie), Lyndsy est la fille unique de Lima Lynn (née Bergmann), d'origine portugaise, et de James Victor Fonseca, également d'origine portugaise. À la suite du divorce de ses parents, elle vit ensuite à Alameda. Sa mère se remarie avec un avocat, Reid Dworkin, et ils s'installent à Oakland, puis à Moraga. Lyndsy Marie Fonseca a une demi-sœur cadette, Hannah Leigh Dworkin (née le 15 octobre 1996), qui est également actrice. Après avoir été découverte par un agent à San Francisco, Lyndsy s'installe à Los Angeles avec sa famille à l'âge de 13 ans.
En 2001, à quatorze ans, Lyndsy Fonseca obtient son premier grand rôle, celui de Colleen Carlton dans le feuilleton télévisé Les Feux de l'amour. Elle signe un contrat de trois ans et fait sa dernière apparition en février 2005. Peu après la fin de son contrat, elle obtient le rôle de Penny Mosby, la future fille de Ted Mosby, dans la sitcom, How I Met Your Mother. Elle joue également le rôle de Donna dans la série dramatique Big Love jusqu'en 2009. Après avoir joué dans les films Un petit pas vers le bonheur (2005) et The Beautiful Ordinary (2007), Lyndsy Fonseca joue le rôle de Dylan Mayfair dans la série dramatique Desperate Housewives entre 2007 et 2009. Entre 2010 et 2013, elle incarne Alexandra "Alex" Udinov, l'un des personnages principaux dans la série fantastique/dramatique Nikita.
Après avoir épousé l'acteur et producteur québécois Matthew "Matt" Smiley en avril 2009, ils se séparent en juillet 2012. En janvier 2013, Lyndsy demande le divorce citant des « désaccords insurmontables ».
Depuis 2012, elle est en couple avec l'acteur Noah Bean. Ils se marient le 2 octobre 2016 au Saltwater Farm Vineyard. Leur première fille est née le 2 février 2018, la seconde le 20 juin 2022.
2006 : Intellectual Property : Jenny
2007 : The Beautiful Ordinary : Dawn
2009 : La Machine à démonter le temps : Jenny
2010 : Kick-Ass : Katie Deauxma
2010 : The Ward : L'Hôpital de la terreur : Iris
2011 : Fort McCoy : Anna Gerkey
2013 : Kick-Ass 2 de Jeff Wadlow : Katie Deauxma
2015 : Moments of Clarity (en) de Stev Elam : Danielle
2023 : Spinning Gold : Joyce Biawitz
2005 : Mariés, huit enfants (I Do, They Don't) : Sandy Barber
2005 : Un petit pas vers le bonheur (Ordinary Miracles) : Sally Powell
2005 : Cyber Seduction: His Secret Life (Un ado en danger) : Amy