Phyllis Coates menjadi aktris kedua yang memerankan peran Lois Lane, reporter wanita favorit Superman, di layar lebar dalam film Superman and the Mole Men (1951) yang dibintangi oleh George Reeves sebagai Superman. Film ini pada dasarnya berfungsi sebagai pilot untuk serial televisi dan kesuksesannya yang akan dijadikan panduan dimulainya produksi serial televisi segera setelah film tersebut, kemudian pada tahun 1951. Nyonya Coates diminta untuk mengulangi perannya selama tahun perdana serial televisi. Karena konflik dengan produser dan komitmen sebelumnya, Phyllis memutuskan untuk tidak kembali ke peran tersebut ketika syuting dilanjutkan pada tahun 1953, dan Noel Neill, yang telah memerankan peran tersebut dalam dua serial Superman pertama, dipanggil untuk menggantikannya.
Nyonya Coates lahir di Wichita Falls, Texas, dengan nama Gypsie Ann Evarts Stell. Ketika masih remaja, dia dan keluarganya pindah ke Hollywood dengan niat akhirnya mendaftar di UCLA, namun pertemuan kebetulan dengan Ken Murray di sebuah restoran di Hollywood & Vine membuatnya mendapatkan peran dalam pertunjukan vaudeville komedian tersebut.
Seperti banyak aktris muda pada tahun 1940-an, Coates memulai karirnya sebagai penari panggung dan naik peringkat hingga melakukan sketsa sebelum bergabung dengan showman veteran Earl Carroll dan kemudian tur dengan USO. Coates mendapatkan beberapa pengalaman film pertamanya dengan memainkan peran-peran kecil dalam film-film seperti Smart Girls Don't Talk (sebagai Cigarette Girl, 1948) dan My Foolish Heart (1949). Pada tahun 1949, Coates bergabung dengan pemeran seri film pendek komedi Joe MacDoakes yang diproduksi oleh Warner Brothers. Coates tampil sebagai pemeran wanita utama dalam peran berulang Alice MacDoakes dalam seri tersebut (You're Having In-Law Trouble (1949), So you Want to be A Cowboy (1951), So you Want to be A Plumber (1951)) yang berlangsung hingga tahun 1956.
Pada musim semi tahun 1951, audisi diadakan untuk film Superman and The Mole Men. Phyllis Coates diminta untuk membaca peran Lois Lane. Dia mengingat bahwa audisinya untuk peran tersebut biasa-biasa saja dan tidak terlalu berkesan. "Mereka mengadakan audisi untuk banyak orang. Saya membacanya, kemudian dipanggil kembali untuk kedua kalinya. Mereka merasa saya memiliki kualitas itu - itu begitu saja." Mereka mulai syuting pada sore itu. Begitu film selesai, para pemain langsung mulai bekerja pada serial televisi.
Versi Lois Lane Phyllis Coates lebih tangguh dan gelap daripada penampilan Noel Neill, tetapi mungkin lebih dekat dengan versi asli Lois dalam komik. Coates bisa dibilang cantik dan sangat bertekad, tidak ingin kalah dengan Clark Kent. Beberapa orang mengatakan bahwa versi Lois Lane-nya jauh lebih maju dari zamannya dan bahwa dia menjadi pelopor tren atas kesetaraan wanita pada tahun 1950-an, sama seperti versi Lois milik Jerry Siegel dalam komik tahun 1940-an.
Bob Maxwell memproduksi musim pertama The Adventures of Superman. Sejumlah kritikus televisi telah menyebut episode-episode ini sebagai "Seri Gelap" Superman, karena mereka memiliki pendekatan film noir yang lebih kuat dalam produksinya. Secara umum, episode-episode tersebut lebih penuh aksi, memiliki sisi kekerasan yang lebih tajam, dan jauh lebih dramatis.
Serangkaian episode pertama Superman sebenarnya difilmkan pada tahun 1951, tetapi tidak ditayangkan hingga tahun 1952. Ketika keputusan akhirnya diambil untuk melanjutkan dengan musim kedua, sudah setahun berlalu dan Maxwell sekarang memproduksi Lassie. Whitney Ellsworth mengambil alih peran produser serial tersebut dan segera membuat pertunjukan tersebut jauh lebih ringan, hampir kocak. Ketika Ellsworth mendekati Coates untuk memulai syuting musim kedua pada tahun 1953, dia sedang mengalami beberapa masalah pribadi, memiliki anak yang sakit, dan sudah menandatangani kontrak dengan MCA untuk melakukan pilot dengan Jack Carson dan Allen Jenkins. Coates mengingat bahwa dia merasa serial tersebut tidak berlanjut seperti yang dia harapkan, terlihat kurang imajinatif dan memiliki nilai produksi yang lebih rendah. Jadi, meskipun Ellsworth menawarkan gajinya hampir lima kali lipat dari yang dia terima untuk musim pertama, dan pada dasarnya mendesaknya untuk tetap dalam peran tersebut, Coates memutuskan bahwa sudah waktunya untuk pergi. Sayangnya baginya, pilot tersebut tidak terjual.
Setelah perannya di Superman, Coates mulai membagi waktunya antara TV, tugas film B, dan serial untuk Republic Studios. Beberapa filmnya yang lebih berkesan termasuk Canyon Ambush (1952) di mana Phyllis Coates tampil bersama Johnny Mack Brown, Jungle Drums of Africa (Republic, 1952), yang juga dibintangi oleh Clayton Moore, yang dikenang terbaik sebagai The Lone Ranger, Panther Girl of the Kongo (Republic, 1954), Girls in Prison (1956), dan I Was A Teen-Age Frankenstein (1957). Dia juga tampil bersama Noel Neill dalam film Invasion USA pada tahun 1956.
Selama tahun 1950-an dan 1960-an, Coates juga tampil dalam sejumlah serial televisi klasik termasuk Gunsmoke, Perry Mason, The Untouchables, The Virginian, Lone Ranger, The Cisco Kid, dan The Patty Duke Show.
Dari waktu ke waktu, Coates terus tampil di film dan televisi (Baby Maker (1970), A Whisper Kills (1988), Goodnight Sweet Marilyn (1989), Kiss Shot (1989), dan Mrs. Lambert Remembers Love (1991)).