Alexander har hatt roller i flere amerikanske serier, deriblant i Presidio Med som doktor Jackie Collette, i Dawson's Creek som Gretchen Witter og i NCIS som agent Caitlin Todd. Hun har spilt i diverse filmer, deriblant Lucky 13 og Mission Impossible. Hun ble skrevet ut av serien NCIS i mai 2005. Alexander har opptrådt i en episode i den sjette sesongen av House MD og siden 2010 har hun spilt en av hovedrollene, som Maura Isles, i Rizzoli and Isles sammen med Angie Harmon.