Actrice américaine, Phyllis Coates a également été danseuse dans des revues à ses débuts. En 1946, elle est sollicitée à la télévision, puis apparaît dans des courts métrages deux ans plus tard. La jolie jeune femme passe ensuite au format long, mais pour des petits rôles. Son nom est crédité aux génériques seulement à partir de 1950 avec Blues Busters (1950) de William Beaudine.
Phyllis Coates tourne beaucoup mais est vouée aux séries B, parvenant toutefois à incarner des premiers rôles féminins, dès Nevada Badmen et Alerte aux hors-la-loi, réalisés en 1951 par Lewis D. Collins. Son rôle le plus célèbre demeure celui de la journaliste Lois Lane dans Superman et les nains de l’enfer (1951) de Lee Sholem, personnage qu’elle reprend dans la série télévisée Superman (1952-53).
Elle est à l’affiche d’autres productions comme Tam-tam dans la jungle (1953) de Fred C. Brannon, Topeka (1953) de Thomas Carr, I Was a Teenage Frankenstein (1957) de Herbert L. Strock ou Le monde pétrifié (1959) de Jerry Warren. À partir des années 60, Phyllis Coates se consacre presque exclusivement à la télévision.
On la revoit au cinéma, pour des petits rôles, dans The Baby Maker – Je donne la vie à qui je veux (1970) de James Bridges et Goodnight, Sweet Marilyn (1989) de Larry Buchanan. Elle se retire en 1996. Phyllis Coates, née Gypsie Evarts Stell, est décédée le 11 octobre 2023 à l’âge de 96 ans.