Келси Грэммер родился в творческой семье. Его мать Салли Кранмер была певицей, а отец Франк Аллен Грэммер-младший – музыкантом. После окончания школы Келси три года проработал в театре «Олд Глоуб» в Сан-Диего, а затем перебрался в Миннесоту в театр «Гутри». Но взлет его театральной карьеры пришелся на 1981 год, когда состоялся его бродвейский дебют в пьесе «Макбет», а затем и в постановке «Отелло».
Его первой работой на телевидении стала роль в сериале «Кеннеди» в 1983 году. Но популярность пришла к Грэммеру после начала съемок в проекте «Фрейзер» в 1993 году. Ему досталась роль главного героя – психиатра доктора Фрейзера. Сериал настолько полюбился зрителям, что его съемки продолжались вплоть до 2004 года. А сам Келси Грэммер заработал 38 миллионов долларов и получил две премии «Золотой глобус».
В своей копилке Келси Грэммер имеет еще один «Золотой глобус» за лучшую драматическую роль. Ее он получил за работу в сериале «Босс», где актер сыграл мэра Чикаго, страдающего тяжелым психическим заболеванием и тщательно скрывающим это от окружающих.
У Келси 14 номинаций на премию «Эмми» и пять побед, четыре из которых – за роль в сериале «Фрейзер», а одна – за озвучивание Сайдшоу Боба в проекте «Симпсоны». Помимо этого, Грэммер дважды удостаивался Американской премии в области комедии. В качестве режиссера Келси Грэммер снял комедийный телесериал «Все ненавидят Криса», который выходил с 2005 по 2009 годы.
Озвучивание мультипликационных героев – это еще одна сфера деятельности Келси Грэммера. Его голосом говорят герои таких мультфильмов, как «Анастасия» и «История игрушек 2».
Помимо съемок на телевидении, Грэммер был задействован во многих кинопроектах. Наиболее известными из них являются «Убрать перископ» (1996), «Умник» (2005), «Крупная ставка» (2005), «Люди Икс: Последняя битва» (2006), «Американский выскочка» (2008), «Посредники» (2009), «Слава» (2009), «Трансформеры: Эпоха истребления» (2014), «Неудержимые 3» (2014).