Джиллиан Андерсон появилась на свет 9 августа 1968 в Чикаго (США). Её отца зовут Эдвард Андерсон, а мать Розмари Андерсон. А еще у неё есть брат и сестра. Сестру зовут Зои Андерсон (1974 г.р.), а брата Аарон Андерсон (1971 г.р.), который страдает нейрофиброматозом. После её рождения, семья переезжает в Пуэрто-ико, где живет примерно 15 месяцев. Затем семья отправляется в Лондон. Разместившись в районе Крауч-Энд, семья решает остаться. Таким образом, детство у Джиллиан проходит именно в Лондоне.

В возрасте 11 лет Джиллиан со своей семьёй снова переезжают, на этот раз в Мичиган. Оказавшись на новом месте, будущая актриса поступает в среднею школу с гуманитарным уклоном. Её происхождение и английский акцент давал о себе знать среди подростков, таким образом, она выделялась среди своего окружения. Далее она решила проколоть себе нос, это случилось в начале 80-х. Свои волосы она перекрашивала много раз в разные места. Все шло к окончанию школы, на горизонте замаячил выпускной бал, но у Джиллиан на этот счет были свои планы. План заключался в том, чтобы сорвать выпускной, для этого она приготовила клей, он был нужен, чтобы заклеить замки всех дверей школы, однако её план был сорван местной полицией, в итоге Андерсон подверглась аресту.

В тринадцати летнем возрасте участвовала в школьном театре, где ей сразу же после её появления дали роль Джульетты. К удивлению педагога и остальных её актерская игра поражала, как всех, так и её саму. После этого Джиллиан Андерсон поняла, что у неё одна дорога – карьера актрисы.

В 1986 году она, наконец, закончила школу и сразу поступила в престижную театральную школу Гудмена. Она попала на актерский факультет. И в 1990 году в этом заведении добилась степени бакалавра изящных искусств. Казалось все так хорошо идет, вот только родители не верили в неё, в её стремления и не поддержали. Но разве настоящую личность можно этим остановить? В итоге, взяв свои небольшие накопления и всего один чемодан, Джиллиан совершила побег из дома.

Через некоторое время, она убедилась, что все сделала правильно и в 1991 году получила премию «Theatre World Awards» за свою роль в пьесе «Отсутствующие друзья». В 1992 году она была утверждена на свою первую роль в кино, в фильме «Поворот». Далее с театром у нее как-то не заладилось, а её агент в свою очередь настаивал на том, чтобы Джиллиан принимала участия в различных кастингах для теле-ролей. Однако Андерсон не хотела этого и убеждала себя, что сниматься в дурацких телесериалах – это не для неё. И все же она передумала, так как целый год у нее не было толковой работы. Она начала ходить на различные кастинги. И в 1993 году она снялась в молодёжном сериале «Класс '96», где у неё была второстепенная роль.

Через некоторое время Джиллиан Андерсон вступила в борьбу за роль агента Скалли в сериале «Секретные материалы». В итоге она добиваться своего и съемки сериала начинаются. В последствии этот сериала бьет множество рекордом и становиться супер успешным, а Джиллиан Андерсон в роли спец. Агента ФБР Даны Скалли, становиться секс-символом и приобретает мировую известность. Пара Малдер и Скалли (Дэвид Духовны и Джиллиан Андерсон) становиться популярной. А в 1997 году, актриса за свою роль в этом сериале, получила «Золотой глобус». Параллельно со с этим сериалом, он также принимала участие и в других проектах, таких как «Адское такси» (1998), «Великан» (1998), «Секретные материалы: Борьба за будущее» (1998) и др. А за роль в картине «Дом радости» (2000), Джиллиан получает некоторые награды.

После того как сериал «The X-Files», закончился, Джиллиан Андерсон снималась в кино и дальше. Она участвовала в разных проектах, а так же ей довелось заниматься озвучкой разноплановой тематики, но её голос узнавали где угодно. В 2005 году актриса играла роль Леди Дэдлок в экранизации новеллы Чарльза Диккенса «Холодный дом», играла настолько хорошо, что в 2006 году завоевала Британской Академии кино и телевидения. В 2007 году она снялась в триллере «Желание мести». Также в 2007 году была номинирована на «Золотой глобус», за лучшую роль опять же в экранизации «Холодный дом». В 2008 году, выходит очередной фильм под названием «Секретные материалы: Хочу верить», далее в этом же году она играет в картине «Как потерять друзей и заставить всех тебя ненавидеть» (2008). В 2009 году снялась в фильме «Буги-вуги». Ну а в 2010 году появилась в трех сериалах, это «Багровый лепесток и белый», «Моби Дик» и «Сердце всякого человека».

В 2011 году Джиллиан Андерсон появилась в комедии «Агент Джонни Инглиш 2» и мини-сериале «Большие надежды», а в 2012 году ей достались роли в фильмах «Тайный игрок» и «Сестра».

В 2013 году Джиллиан получила главную роль в сериале «Крах», а также в детективе «Я выслежу тебя». Кроме того, в том же году ей досталась роль психиатра Беделии Дю Морье в сериале «Ганнибал» и небольшая роль в драме «Последняя любовь мистера Моргана».

В 2014 году Андерсон получила одну из главных ролей в сериале Кризис, а также исполнила главную роль в независимой драме «Sold».