Джиллиан Ли Андерсон родилась 9 августа 1968 года в Чикаго (штат Иллинойс, США). Свою карьеру актрисы она начинала, еще учась в школе, в любительской актерской труппе. Любовь к театру привела Андерсон в национальный британский театр при Корнелльском университете в Итаке (Нью-Йорк), затем она заканчивала образование в Гудменовской театральной школе при Университете "Де Поль" в Чикаго. В кино Джиллиан Андерсон дебютировала в 1992 году фильмом "Поворот", а вскоре она получила роль, сделавшую актрису знаменитой, - роль агента ФБР Даны Скалли в телесериале "Секретные материалы", известные также как "X-Files". Ее напарника, Фокса Молдера, играет Дэвид Духовны. На съемочной площадке Джиллиан встретила Клайда Клотца, за которого вышла замуж 1 января 1994 года, ав сентябре того же года у них родилась дочь Пайпер. В 1998 году на экраны вышел полнометражный фильм "Секретные материалы", где, как и в сериале, одну из главных ролей исполнила Джиллиан Андерсон.