Родился в семье Дэвида Эфрона, инженера на электростанции, и Старлы Баскетт. Рос вместе с младшим братом Диланом, который на 5 лет младше Зака. С 11 лет участвовал в школьных театральных постановках. С 15 лет принимал участие в телесъёмках (в сериале «Светлячок» / Firefly). В 2000−2001 учебном году посещал местную музыкальную школу (Pacific Conservatory of the Performing Arts) при колледже Аллана Хэнкока (Allan Hancock College) в Санта-Монике. В 2006 году закончил школу в Арройо Гранде (Arroyo Grande High School) и поступил в Университет Южной Калифорнии (the University of Southern California) в Лос-Анджелесе (спортсмены которого в Штатах зовутся «троянцами»), однако отложил учёбу из-за съёмок.
В 2002 году Эфрон появился в роли приглашённого гостя в нескольких телесериалах, в том числе «Светлячок», «Скорая помощь» и «Защитник». Он сыграл Камерона Бэйла в нескольких сериях «Вечного лета». Изначально планировавшаяся как временный герой, персонаж Эфрона стал регулярным. С появлением в «Вечном лете», он также снялся на шоу «C.S.I.: Место преступления Майами», «Морская полиция: Спецотдел», «Всё тип-топ, или Жизнь Зака и Коди» и The Replacements. Был номинирован на премию для молодых исполнителей за лучшую роль в телевизионном кино, мини-сериале — Supporting Young Actor. В 2005 году он сыграл главного героя в клипе Hope Partlow на её песню «Sick Inside».

2005 год стал поворотным в судьбе Эфрона. Канал Дисней устроил кастинг для нового фильма «Классный мюзикл» Кенни Ортега. Зак прочитал диалог с 16-летней Ванессой Хадженс, и ему дали роль звезды баскетбола — Троя Болтана. Он должен был танцевать и петь, но на тот момент Заку было всего 17, и его голос продолжал ломаться. Было решено голос Зака смешать с голосом певца и актера — Эндрю Сили. В 2006 году «Классный мюзикл» вышел в свет, и стал супер хитом. Естественно с продолжением канал Дисней решил не тянуть, но Зак поставил условие. Он отказался сниматься в продолжении, если ему не дадут петь самостоятельно. Вторая часть фильма «Классный мюзикл: Каникулы» показала, что Зак хорошо справился с поставленной задачей. Саундтрек к фильму стал самым продаваемым диском в 2007 году. Звукозаписывающая компания Саймона Коуэлла даже предложила записать Заку диск, но он отказался заявив, что хочет сконцентрироваться на профессии актера. Тем временем, продюсеры учредили кастинг на фильм-адаптацию Бродвейского мюзикла «Лак для волос». Зака утвердили на роль Линка Ларкина. Этот фильм принёс известность Заку и дал возможность встретиться с парой крупных звезд Голливуда. В 2007 году «Лак для волос» стал хитом продаж. Так же в 2007 году Зак попал в список самых богатых людей, не достигших 25-летнего возраста.
Далее пошли не менее популярные фильмы с участием Зака Эфрона в главной роли: «Я и Орсон Уэллс», «Папе снова 17», «Двойная жизнь Чарли Сан-Клауда», «Счастливчик» и другие.