El matrimonio tiene además otra hija, Emily Deschanel también dedicada al mundo de la interpretación que alcanzó la fama con su papel protagonista en la serie de televisión Bones, donde la propia Zooey hizo un cameo en el capítulo "The Goop on the Girl" ("Un Santa Claus explosivo") en el papel de la prima de Temperance Brennan.

Zooey estaba casada con el cantante y guitarrista de la banda rock indie Death Cab For Cutie Ben Gibbard.

Zooey fue alumna de la Universidad de Northwestern hasta que dejó sus estudios para dedicarse a la interpretación de modo profesional.

Deschanel toca el piano y el ukelele y ha participado en el espectáculo If all stars were pretty babies, además de cantar en muchas de sus películas, como El Chico Nuevo, Un puente a Terabithia, Elf y Di que sí.

Ha actuado en directo con grupos como The Citizen Bands. Ha interpretado y compuesto algunas canciones en varias películas. Por ejemplo, en la película Winter passing suena la canción Bittersuit, compuesta por ella.

Actualmente integra el dúo She & Him junto con el músico M. Ward. Han publicado dos discos: Volume One y Volume Two.

Deschanel empezó su carrera haciendo pequeñas apariciones en series como Frasier y El secreto de Veronica. Además, la actriz ha participado en algunos vídeos musicales como el de la canción She's got issues del grupo californiano The Offspring.

Zooey ha participado como actriz invitada en cuatro capítulos de la serie Weeds, con la actriz Mary-louise Parker y última participación destacada fue en la miniserie para Sci-Fi Channel llamada Tin Man, que reimagina el mundo de El mago de Oz. En su rol protagónico, ella encarna a DG. A finales del 2009, realizó una participación especial en la serie de Bones, trabajando junto con su hermana Emily Deschanel en el episodio 10 de la quinta temporada, llamado: "The Goop on the Girl". Para otoño de 2011 está previsto el estreno de "The New Girl", sitcom que protagonizará para la FOX.