Einige der Vorfahren von Rya Kihlstedt sind schwedischer Abstammung. Sie schloss im Jahr 1991 ein Studium der Theaterkunst am Skidmore College in Saratoga Springs ab.[1]
Kihlstedt debütierte in einer größeren Rolle neben Rutger Hauer im Actionthriller Arctic Blue aus dem Jahr 1993. In der Miniserie Die Freibeuterinnen (1995) war sie an der Seite von Carla Gugino und Mira Sorvino zu sehen. In der Actionkomödie Wieder allein zu Haus (1997) spielte sie die Rolle der für Nordkorea tätigen Spionin Alice Ribbons, die dem Jungen Alex Pruitt (Alex D. Linz) einen Computerchip abzunehmen versucht. Im SF-Fernsehthriller Geklonte Zukunft (1998) folgte eine größere Rolle neben Peter Gallagher und Leonard Nimoy. 2001 spielte sie im SF-Thriller Todesengel aus der Tiefe in dem sie die Titelrolle übernahm. 2022 und 2024 spielte sie in den Star-Wars-Serien Obi-Wan Kenobi und Geschichten des Imperiums die Rolle der Inquisitorin Lyn Rakesh.
Kihlstedt ist seit dem Jahr 1994 mit dem Schauspieler Gil Bellows[2] verheiratet und hat zwei Kinder.[1] Die Musikerin Carla Kihlstedt ist ihre Schwester.