Après des études dans un collège calviniste, elle obtient ses licences de philosophie et de littérature anglaise au Calvin College dans le Michigan.
Durant ses études, elle développe son intérêt pour l'écriture et le théâtre et obtient plusieurs prix pour des pièces quelle avait écrites et mises en scène. Elle revient en 1981 au Canada et passe quelques années à exercer divers emplois liés au journalisme, collaborant à la célèbre émission de la CBC (Canadian Broadcasting Corporation) : The Journal
En 1985, après avoir suivi des cours de technique cinématographique au Canada and Ontario Art Councils, elle écrit et réalise son premier court métrage, Passion : a Letter in 16mm qui est primé au Festival de Chicago. En même temps qu'elle écrit et développe son premier long-métrage, elle commence à travailler sur des tournages de films comme assistante à la réalisation (notamment sur La Mouche de David Cronenberg).
En 1987, Le Chant des sirènes a été élu par un jury de critiques et de cinéastes internationaux comme un des 10 meilleurs films canadiens de tous les temps. Il a été distribué par Miramax aux USA et a reçu de nombreux prix en France, en Belgique, en Espagne, en Suède et aux Etats-Unis. Au Canada, il a remporté l'équivalent de deux Césars.
Son deuxième film, White Room (1990) est une méditation désenchantée sur le conflit parfois mortel entre les sphères du public et du privé, a été décrit par le Washington Post comme "un conte de fée gothique à la magie noire et torturée qui pourrait avoir été conçu à partir de Blue Velvet par un Edward aux Mains d'argent". Il a fait l'ouverture de la section Perspectives du Canada au Festival International de Toronto en 1991. En France il a remporté des prix au Festival des Films de Femmes Créteil et au Festival du Film Fantastique d'Avoriaz.
En 1992, Patricia Rozema participe au film à sketches Montréal vu par..., co-signé par Atom Egoyan et Denys Arcand.
En 1995, When Night Is Falling a été sélectionné en Compétition Officielle au Festival de Berlin. Il a reçu le Prix du Public dans de nombreux festivals (Créteil, Londres, San Francisco, Sydney et Melbourne) et le Prix du Scénario à Los Angeles.
Malgré la réputation de ces premiers essais et leur statut de film culte dans le milieu lesbien, les films suivants de Patricia Rozema ne sont plus distribués en France. Mais on retrouve sa signature sur plusieurs épisodes de séries telles que Tell Me You Love Me et En analyse/In Treatment.
