Zach Gilford est né et a grandi à Evanston dans l’Illinois, Etats-Unis.Il fréquente la prestigieuse Université de Northwestern d’où il ressort diplômé en éducation et art de la scène en 2004.
Passionné de sport et notamment de basket, son physique athlétique lui fait décrocher un rôle régulier dans les cinq saisons de la série NBC Friday Night Lights, où il incarne Matt Saracen, un joueur de football américain situé au poste offensif qui vit seul avec sa grand-mère.
Ses premiers pas au cinéma, il les doit au cinéaste américain Larry Fessenden, qui l’engage dans le film d’épouvante The Last Winter (2007), un registre cinématographique dans lequel il persévère puisqu’on le retrouve l’année suivante à l’affiche du vampirique Rise porté par Lucy Liu.
En parallèle de ses apparitions sur le grand écran, la scénariste américaine Shonda Rhimes lui fait confiance et l’intègre au casting des séries sentimentalo-médicales Grey’s Anatomy et Off The Map : urgence au bout du monde, malheureusement annulée au bout de treize épisodes.
Régulièrement amené à jouer des seconds rôles de faire-valoir, du confident malmené par sa meilleure amie dont il est follement amoureux (Post Grad), aux rôles de lycéens à problèmes (Dare), Zach Gilford s’essaie à un tout autre registre dans La vie selon Gus Orvinston, où il interprète un pêcheur en quête de solitude. Sa prestation lui fait d’ailleurs décrocher un rôle dans In Our Nature, l'histoire de deux couples en crise dans un décor de végétation luxuriante.
En 2014, il retourne à ses premières amours, le répertoire gore, avec The Baby, sorte de Rosemary’s Baby bis où un couple donne naissance à un bébé meurtrier.
