Мэгги Джилленхол родилась на Манхэттене в семье матери-сценариста и отца режиссера. Поэтому ни у нее, ни у ее младшего брата Джейка не было иных вариантов, кроме как связать свою жизнь с киноискусством.
Она дебютировала еще в начале 1990-х с небольшими ролями в фильмах отца. Затем был второй план в «Донни Дарко», где она сыграла с родным братом Джейком. А в 2002 году вышла эротическая комедия «Секретарша», ставшая прорывом для Мэгги Джилленхол, исполнившей главную роль. Секретарша с мазохистскими наклонностями Ли Холлоуэй принесла Мэгги премию «Готэм» и номинации на «Золотой глобус» и «Независимый дух».
Затем была роль в «Темном рыцаре», где Мэгги сыграла Рейчел Доуз, возлюбленную Брюса Уэйна. Были «Башни-близнецы», где компанию Джилленхол составили Николас Кейдж и Майкл Пенья. Последний раз актриса, которой 16 ноября исполнилось 45 лет, снималась в мюзикле «Самое лучшее лето» 2020 года.