Zoë Wanamaker s-a născut la 13.05.1949, în New York City, SUA, ca fiica actriței și interpretei de radio canadian Charlotte Holland și a actorului, regizorului și producătorului de radio american Sam Wanamaker (născut Samuel Wattenmacker). Tatăl ei era de origine ruso-evreiască. Serialul BBC Cine crezi că ești ?, difuzat pe 24 februarie 2009, a dezvăluit că bunicul ei patern Maurice Wanamaker (inițial Manus Watmacher) era un croitor din Nikolaev. Vărul ei era Marc Wanamaker. În timp ce lucra în Regatul Unit, în 1952, tatăl lui Zoë a aflat că a fost inclus pe lista neagră la Hollywood. Prin urmare, părinții ei au decis să rămână în Marea Britanie. Zoë a fost educată la Școala independentă King Alfred din Hampstead și la Sidcot School, un internat Quaker din Somerset. A urmat cursul de la Hornsey College of Art înainte de a se instrui la Central School of Speech and Drama. Cariera lui Zoë a început în teatru. Din 1976 până în 1984 a fost membră a Royal Shakespeare Company. Ea a câștigat un premiu Olivier pentru interpretarea ei din 1979 în Once in a Lifetime și un al doilea pentru Electra, în 1998. În 1985, ea a interpretat-o pe soția lui Verdi, Giuseppina Strepponi, în producția După Aida. Pe scenă a jucat rolul Beatrice în producția Much Ado About Nothing la Teatrul Național. În 1997, Wanamaker a fost prima persoană care a vorbit pe scena noului teatru, Shakespeare's Globe, de pe South Bank din Londra (o recunoaștere a rolului jucat de tatăl ei în fondarea noului teatru). Ulterior, ea a devenit președinte de onoare al acestui teatru. Din mai până în octombrie 2010, Wanamaker a apărut în All My Sons de Arthur Miller, în rolul Kate Keller, la Apollo Theatre din Londra. A primit patru nominalizări la premiile Tony pentru activitatea sa de pe Broadway pentru Piaf (1981), Loot (1986), Electra (1999), Awake and Sing ! (2006). A jucat în filmele Wilde (1997), Harry Potter și piatra filosofală (2001, rolul Madam Hooch), Săptămâna mea cu Marilyn (2011, rolul Paula Strasberg). A fost nominalizată de două ori la premiul BAFTA la televiziune, pentru cea mai bună actriță din Prime Suspect (1991) și Love Hurts (1992–1994). Ea a interpretat-o pe Susan Harper în sitcomul My Family (2000-2011) și a apărut în dramele Poirot (2005-2013), Mr. Selfridge (2015, rolul Prințesa Marie), Girlfriends (2018), în All On Her Own (2015-2016, la Garrick Theatre). În 2016, a apărut în producția Elegy la Donmar Warehouse. S-a întors pe scena de la Broadway în Pictures From Home (2023). La începutul anilor 1980, Wanamaker a început să cânte pe ecran, în special într-un număr de producții de televiziune apreciate de critici, cum ar fi producția Edge of Darkness. La televiziune a mai apărut în Paradise Postponed (1986, rolul Charlotte Fanner-Titmuuss). A mai jucat în The Countess Alice (1992), Gormenghast (2000, rolul Clarice, una dintre surorile gemene idioate ale lui Lord Groan). A exprimat vocea unui personaj, Lady Cassandra, în episodul din Doctor Who, The End of the World (2005) și a reluat rolul în episodul New Earth (2006). Wanamaker și-a împrumutat vocea în jocul Fable II (rolul vedetei oarbe Theresa, care ghidează personajul din joc pe tot parcursul jocului). Ea a revenit să o interpreteze pe Theresa în Fable III (2010) și în Fable: The Journey (2012). În 2021, ea a jucat rolul lui Baghra, profesorul strict și consilierul științific al Alinei Starkov în Shadow and Bone. Wanamaker a fost onorată cu titlul de Comandant al Ordinului Imperiului Britanic în 2001 pentru activitatea ei. Ea a primit și un doctorat onorific în litere de la Universitatea din East Anglia, la 19 iulie 2012. Wanamaker a fost un patron al organizației caritabile din Marea Britanie Tree Aid, din 1997. Ea este patroana Dignity in Dying, Rețeaua de sprijin pentru limfoedem, Youth Music Theatre UK, și a Teatrului Young Actors', Islington; unul dintre patronii de onoare ai organizației caritabile pentru copii din Londra Scene & Heard. Wanamaker sprijină și campania Survival International pentru salvarea triburilor native din Brazilia. În plan personal, Zoë a trăit mulți ani cu colegul său, actorul David Lyon. În noiembrie 1994, s-a căsătorit cu actorul /dramaturgul Gawn Grainger. Wanamaker deține atât cetățenia britanică, cât și cea americană, devenind cetățean britanic în 2000.