Rachel Bilson urodziła się w 1981 roku w Los Angeles. Już od dzieciństwa była ulubienicą rodziców, którzy zachęcali ją do zostania aktorką. W wieku siedmiu lat, dzięki zaangażowaniu rodziców, zdobyła pierwszą rolę w filmie o tytule "The Wrong Guys". Rachel kontynuowała przesłuchania do rozmaitych ról w trakcie uczęszczania do szkoły Notre Dame.

Dzięki determinacji Rachel i kontaktom jej agenta, 2003 rok okazał się przełomowy, gdyż pojawiła się w odcinku "Buffy", a także została zaproszona na przesłuchanie do serialu "The OC". Dostała w nim rolę Summer, najlepszej przyjaciółki głównej bohaterki. Serial odniósł wielki sukces w USA i otworzył Rachel drogę do kariery.