Elle a été révélée avec le rôle de Juliet Martin dans la sérieRinger. Après avoir été la tête d'affiche de la comédie fantastiqueVampire Academy, elle alterne entre filmsindépendants et d'autres plus grand public. Elle est notamment connue pour avoir joué dans les filmsLe Dernier Jour de ma vie etPetits coups montés.
Depuis 2019, elle est l'un des personnages principaux de la série satiriqueThe Politician sur le serviceNetflix.
Jeune, elle étudie lethéâtre et lesarts visuels dans son lycée àLos Angeles tout en étudiant simultanément à "The Young Actors Space"[4]. Elle possède un Master en théâtre et en art visuel. Elle excelle dans le domaine de ladanse classique et dujazz[2].
En 2011, elle apparaît dans le filmMayor Cupcake aux côtés de sa mère et de sa sœur. Cette même année, elle tourne une courte scène pour le filmThe Amazing Spider-Man mais la scène est coupée du montage final du film lors de sa sortie en 2012[5]. Elle participe aussi aupilote de la sérieHallelujah deMarc Cherry, mais le projet n'est finalement pas retenu par la chaîneABC. Toujours en 2011, Zoey interprète Juliet Martin, la fille rebelle d'Andrew Martin, dans la sérieRinger aux côtés deSarah Michelle Gellar. Elle remplaceCaitlin Custer initialement choisie pour ce rôle[6]. Mais après seulement une saison, la série est annulée parThe CW en mai2012 en raison d’audiences insuffisantes[7]. C'est néanmoins ce rôle qui lui permet de se faire remarquer par la profession[8].
En 2013, Zoey interprète le personnage de Emily Asher dans l’adaptation du roman16 lunes, intituléSublimes Créatures au cinéma. Puis elle fait une apparition dans la sérieSwitched dans laquelle joue également sa mère.
En 2018, elle joue le rôle principal du film indépendantFlower. Ce rôle lui permet d'attirer l'attention des critiques cinéma qui encensent à l'unanimité sa performance dans le film[12]. Elle joue également dans la comédie romantiquePetits coups montés pourNetflix. Le film, plus grand public, reçoit des critiques positives et connaît un certain succès auprès des spectateurs de la plateforme[13].
En 2019, elle officie en tant queproductrice de la comédie dramatique indépendanteBuffaloed dont elle occupe le premier rôle[4]. Elle fait également son retour à la télévision avec un rôle principal dans la série téléviséeThe Politician du créateurRyan Murphy, diffusée sur Netflix[14],[8],[15]. Elle est l'un des nouveaux visages de la suite deBienvenue à Zombieland,Retour à Zombieland[16], et signe une prestation comique remarquée en tant que blonde écervelée[17].
En 2024, elle retrouve le réalisateur Richard Linklater pour incarner la comédienneJean Seberg dans le filmNouvelle vague, qui raconte le tournage d'À bout de souffle deJean-Luc Godard[18].
Zoey Deutch partage la vie de l'acteur canadienAvan Jogia de 2011 à 2016[19]. Elle fréquente ensuite l'acteur américain Dylan Hayes de 2017 à 2020[20]. En, elle officialise son couple avec l'acteur américainJimmy Tatro[21].
Note : L'année de sortie indiquée dans cette liste est celle de la sortie globale, certains films peuvent avoir été diffusés en festival l'année précédente.