Eigentlich steht auf ihrem Steckbrief der Vorname Maria José. Doch nach dem Umzug aus ihrem Heimatland Chile in die USA musste die Schauspielerin feststellen, dass dieser Name für Amerikaner unmöglich auszusprechen ist. Daher der Spitzname Coté. In den USA legte sie auch den Grundstein für ihre Schauspielkarriere. Sie besuchte die "New World School of the Arts", wo sie Musiktheater studierte und anschließend die "Carnegie Mellon University", wo sie dieses Studium fortsetzte und in zahlreichen Bühnenstücken auftrat.
Cote de Pablos weitere Laufbahn verläuft genauso, wie man es aus vielen Filmen kennt: Sie zieht nach New York, um Arbeit als Schauspielerin zu finden und beginnt als Kellnerin zu arbeiten, um sich über Wasser zu halten. Nach kleineren Auftritten im "New York City Public Theater" und in der Fernsehserie "All My Children" sollte für Cote de Pablo der Durchbruch am Broadway mit "The Mambo Kings" kommen. Allerdings wurde das Stück schon nach kurzer Zeit abgesetzt. Doch zwei Tage später öffnete sich die oft zitierte nächste Tür. Sie wurde zum Casting für "NCIS" eingeladen und bekam die Rolle als Ziva David. Am Set ist sie dafür bekannt, sich bei Stunts nicht doubeln zu lassen. Während der Dreharbeiten hat sie schon so einige Blessuren davongetragen.
Cote de Pablo ist auch als Sängerin und Songwriterin nicht unbekannt. Auf dem Soundtrack zu "NCIS", der 2009 veröffentlicht wurde, singt sie den Song "Temptation". Auch in Roberto Pitres "Vivo En Vida" ist sie in drei Titeln zu hören.