Faren til Zooey Deschanel er en anerkjent filmfotograf ("The Passion of the Christ") og moren er skuespiller ("Twin Peaks"). Zooey er søsteren til "Bones"-skuespiller Emily Deschanel.

Cameron Crowes "Almost Famous" (2000) ble Zooey Dechanels store gjennombrudd. Siden har vi sett henne i "Haikerens guide til galaksen", "Mambo" og "Mordet på Jesse James av den feige Robert Ford".

På TV-skjermen har Deschanel vært å se i "Weeds" (2006-2007) og "New Girl" (2011-2012).