Зои Салдана родилась в Нью-Джерси, в семье доминиканца и пуэрториканки. Зои имеет ливанские, ирландские, ямайские и индийские корни. Зои одинаково хорошо владеет двумя языками — испанским и английским. Бо́льшую часть своего раннего детства она провела в Куинсе, Нью-Йорк. После того, как её отец погиб в автокатастрофе, когда ей было 9 лет, она переехала со своей матерью в Доминиканскую Республику. Салдана поступила в одну из самых престижных школ танца в Доминиканской Республике, где она училась балету и современным латиноамериканским танцам. После окончания школы её семья переехала обратно в Куинс.

В 1995 она начала выступать с театральной труппой Faces в Бруклине, в этих представлениях затрагивались близкие подросткам темы, такие как наркомания и подростковая сексуальность. В это же время она выступала в Нью-Йоркском Молодёжном театре, что привело к тому что её пригласили в актёрское агентство. Талант к танцам и актёрское мастерство помогли Зои получить первую роль на большом экране — она сыграла талантливую балерину Еву в фильме «Авансцена» (англ. Center Stage) в 2000 году.

Салдана все ещё была членом Faces, когда она получила роль в эпизоде сериала «Закон и порядок» (эпизод Merger, который вышел в 1999 году). Она покинула школу после выхода фильма «Авансцена», роль в этом фильме привела к продолжению её карьеры. В 2002 году она появляется в мелодраме «Перекрёстки», где она сыграет вместе с Бритни Спирс, и в фильме «Барабанная дробь». В 2003 году Зои сыграла пиратку Анну-Марию в «Пираты Карибского моря: Проклятие Чёрной жемчужины». В 2004 она появилась в «Терминале» (2004) Стивена Спилберга и триллере «Гавань». В 2005 она снялась в романтической комедии «Угадай, кто?» с Эштоном Кутчером.

В фильме «Звёздный путь» (2009) и его сиквеле «Стартрек: Возмездие» (2013) Зои Салдана сыграла молодую Ухуру. В том же году она сыграла Нейтири, принцессу На’ви, в «Аватаре» Джеймса Кэмерона.

Для роли в фильме «Лузеры» 2010 года Зои пришлось немного набрать вес, чтобы носить оружие на съемках по 8 часов в день. В этом же году она появляется в фильмах «Мальчики-налётчики», «Смерть на похоронах» и «Горящие пальмы». В августе Зои стала лицом линии женского нижнего белья «Calvin Klein Envy». В 2011 году она сыграла Каталею Рестрепо, профессиональную наемную убийцу в криминальной драме «Коломбиана». В 2012 вышел фильм «Слова» с её участием.

В апреле 2013 она подтвердила, что будет сниматься в фильме «Стражи Галактики» в роли Гаморы. Зои Салдана сыграет роль в продолжении фильма «Аватар», премьера которого состоится в 2020 году.