Le 17 mai 2012, les téléspectateurs de Grey's Anatomy étaient sous le choc : après le terrible crash d'avion du final de la saison 8, Lexie Grey mourrait sous les yeux de Mark Sloane (Eric Dane) qui a lui aussi succombé à ses blessures dans le premier épisode de la saison 9. Un départ voulu par Chyler Leigh qui, en plus de vouloir se consacrer à d'autres projets, avait du mal à concilier son job et sa vie de famille. "Le rythme de tournage était trop prenant. Je culpabilisais de ne pas pouvoir m'occuper de mes trois enfants. Ils m'ont même demandé d'arrêter de travailler. Lorsque ma fille, Anniston, qui avait 2 ans, a commencé à avoir des crises d'épilepsie, j'ai décidé de partir. Nous avons quitté Los Angeles pour nous installer dans le Tennessee. Mes enfants profitaient du grand air et moi je les voyais grandir." a confié l'actrice.
Après avoir consacré du temps à ses trois enfants, Chyler Leigh a fait son retour en 2014 avec une nouvelle série... et une nouvelle tête ! Pour incarner la détective Cat Sullivan dans la série Taxi Brooklyn (adaptée de la saga de Luc Besson), l'actrice s'est... coupée les cheveux. Un nouveau look étonnant qui n'a cependant pas sauvé la série qui n'a eu qu'une saison de 12 épisodes.
Après ce bide, Chyler Leigh a retrouvé un rôle à sa mesure dans une autre série : Supergirl. Elle y incarne depuis septembre 2015 le rôle d'Alex Danvers, la soeur adoptive de Kara aka Supergirl jouée par Melissa Benoist. Elle y a retrouvé un rôle similaire à celui de Grey's Anatomy puisqu'elle joue un médecin et scientifique qui travaille pour le DEO (Département des opérations extra normales). La série est déjà renouvelée pour une saison 3.