Pleshette begon haar acteercarrière op de planken, waarbij ze als hoogtepunt in 1959 Anne Bancroft verving in het toneelstuk The Miracle Worker. Haar speelfilmdebuut maakte ze in 1958 in The Geisha Boy, waarin ze naast Jerry Lewis als Sgt. Pearson verscheen.

In de filmwereld stond Pleshette het meest bekend om haar optreden als lerares Annie Hayworth in Hitchcocks The Birds (1963 ). Daarna speelde ze vooral in Disneyfilms als The Ugly Dachshund (Norman Tokar , 1966), The Adventures of Bullwhip Griffin (James Neilson, 1967) en Blackbeard’ s Ghost (Robert Stevenson, 1968).

Later deed Pleshette vooral televisiewerk. Zo werd bij het grote publiek bekend met The Bob Newhart Show en Leona Helmsley: The Queen of Mean. In 2003 en 2004 verscheen ze in verschillende afleveringen van 8 Simple Rules en Will & Grace.

Pleshette zou op 31 januari de onthulling van haar ster op de Walk of Fame in Hollywood bijwonen.