Jako nastolatka Gillian Anderson lubiła szokować otoczenie skandalizującym ubiorem i natapirowanymi włosami, których kolor zmieniała średnio raz na tydzień. W jednym z artykułów poświęconych aktorce scharakteryzowano jej młodzieńczy wygląd jako skrzyżowanie Madonny i Cyndi Lauper.

Kiedy miała 2 lata, Gillian Anderson wyjechała wraz z rodzicami do Londynu, gdzie spędziła większą część swojego dzieciństwa. Do Stanów Zjednoczonych wróciła dopiero w wieku 13 lat i zamieszkała w miejscowości Grand Rapids w stanie Michigan. Jej brytyjski akcent sprawił, że stała się ona obiektem złośliwych zaczepek ze strony kolegów szkolnych i zaczęła szukać znajomych w innych kręgach. Kiedy Anderson miała 14 lat, związała się z 21-letnim muzykiem punk rockowym, w którego zespole śpiewała (ciekawostką jest, iż podczas występów ubrana była jedynie w bandaże). Jej zachowanie nie zmieniło się w szkole średniej. Na kilka dni przed jej ukończeniem, Gillian została aresztowana za próbę zaklejenia drzwi do klasy, w której miał się odbywać jeden z końcowych egzaminów.

Zachowanie przyszłej gwiazdy zmieniło się dopiero wtedy, gdy odkryła, że doskonałym lekarstwem na jej frustracje jest aktorstwo. Zapisała się do szkoły aktorskiej przy Uniwersytecie De Paul w Chicago, a po ukończeniu pierwszego roku wyjechała do Nowego Jorku, by tam szukać szczęścia. Przez długi czas występowała na scenach Broadwayu i dodatkowo pracowała jako kelnerka.

Przełom w jej karierze nastąpił po roli w sztuce "Absent Friends". Została dostrzeżona przez producentów filmowych i zaangażowana do roli w obrazie "The Turning". Jednak największą popularność przyniosła jej rola agentki Scully w znanym również i w Polsce serialu "Z Archiwum X". Żeby ją otrzymać, musiała się nieco postarzyć i sfałszowała swoją datę urodzenia. Miała przecież grać bohaterkę z tytułem doktorskim, a niewielu 24-latków (bo tyle lat miała właśnie Gillian) może poszczycić się takim osiągnięciem w tym wieku. Okazało się to jednak niepotrzebne, ponieważ twórca serialu Chris Carter, kiedy tylko ją ujrzał, wiedział, że będzie doskonałą agentką FBI. Oprócz udziału w serialu telewizyjnym wystąpiła również w kilku produkcjach przeznaczonych na duży ekran, w tym u boku Sharon Stone w obrazie "Potężny i szlachetny" i kinowej wersji "Z Archiwum X".