Джиллиан Андерсон появилась на свет 9 августа 1968 года в Чикаго в семье владельца компании, занимавшейся постпродакшеном фильмов, и компьютерного аналитика. При этом детство будущей актрисы прошло вне США — уже вскоре после рождения девочки ее родители из-за работы отца перебрались сначала в Пуэрто-Рико, а затем и в Лондон.
В Америку (а именно в Мичиган) Джиллиан вернулась лишь в возрасте 11 лет и сразу же стала объектом для насмешек в школе — одноклассники издевались над ее ярко выраженным британским акцентом. Выделялась она и внешним видом: за проколотый нос и нетривиальный цвет волос, а также взбалмошный характер ее прозвали «оторвой». Благо, было за что: например, накануне выпускного бала Джиллиан задержала полиция за порчу замка на двери школы.
В средних классах девочка всерьез увлекалась морской биологией и мечтала о карьере ученого, однако все изменил школьный театр: впервые оказавшись на сцене, Андерсон поняла — это навсегда.
В какой-то момент любовь к актерству стала настолько сильной, что Джиллиан решилась на побег из дома: родители не верили, что дочь действительно может стать артисткой, и всячески препятствовали ее поступлению в театральное училище. Однако девушке было все равно — после окончания школы она поступила на актерский факультет Чикагского Де Поль университета, а уже впоследствии ради развития актерской карьеры переехала в Нью-Йорк.
Работая в «Большом яблоке» официанткой, Андерсон едва ли не ежедневно посещала всевозможные пробы, но особого результата это не давало. Получив какую-никакую практику в местном театре, Джиллиан все никак не могла попасть в хоть сколько-нибудь адекватный телепроект и в итоге, плюнув на все, переехала в Лос-Анджелес, где желанной работы, по ее мнению, было хоть отбавляй. И действительно — несколько небольших ролей в низкобюджетных лентах, доставшихся артистке почти сразу после переезда, пускай немного, но все же улучшили ее портфолио.
Ключевым для карьеры Андерсон стало ее попадание в молодежный сериал «Класс '96» от компании «Fox Network»: именно благодаря этому проекту девушку заметили создатели «Секретных материалов», культовой саги конца 20-го века, превратившей Джиллиан из малоизвестной актрисы в настоящую звезду и признанного секс-символа эпохи.
Сериал, в котором бессменным партнером Андерсон стал Дэвид Духовны, стартовал на телеэкранах еще в 1993 году и выходил вплоть до 2002-го, когда его было решено закрыть из-за сильного падения рейтингов. При этом спустя аж 13 лет Fox, наконец-то услышав мольбы фанатов истории, решил возродить проект, выпустив еще два сезона — 10-й и 11-й соответственно.
Планировалась к выходу и 12-я часть эпопеи, однако пару месяцев назад создатели официально заявили: ее точно не будет. Причем одной из причин стал отказ от проекта со стороны Андерсон, подчеркнувшей, что «не хочет быть месяцами привязанной к чему-то одному».
Вероятно, повлияло на решение артистки и ее недовольство гонораром: еще по ходу съемок Джиллиан неоднократно критиковала менеджмент «Секретных материалов» за излишнюю «предрасположенность» к актерам-мужчинам, которым якобы платили значительно больше.
Справедливости ради, одними лишь «Икс-файлами» карьера Андерсон, обладательницы «Золотого глобуса» и «Эмми», не ограничилась: среди прочего она сыграла в таких больших фильмах, как «Последний король Шотландии», «Тайный игрок» и «Желание мести». Кроме того, Джиллиан добилась признания как театральная актриса — что примечательно, не в США, но в Лондоне.
Андерсон была замужем дважды, однако в настоящее время в браке не состоит, воспитывая двух сыновей и дочь самостоятельно. Она также активно занимается благотворительностью, оказывая поддержку фондам, занимающимся борьбой с нейрофиброматозом (наследственное заболевание, характеризующееся возникновением опухолей — «Газета.Ru») и защитой прав животных.