Родился 18 октября 1987 года в городке Сан Луис Обиспо, штат Калифорния, в семье инженера. Мама была секретарем на той же электростанции, где работал отец, однако после рождения двух детей посвятила себя их воспитанию. С детства Зак был очень миловидным, хоть одноклассники и дразнили его из-за щели между зубами. С юных лет он любил петь и выступать на публике. Родители решили поддержать талант сына и водили его на всевозможные прослушивания. В 11 лет Зак получил роль в спектакле «Цыганки». Кроме того, он выступал на подмостках школьного театра, особенно ему удавался Питер Пэн. Регулярный штурм кастинговых контор окончился тем, что Эфрон был рекомендован на эпизодические роли в популярные американские телесериалы «Скорая помощь», «Защитник», «Светлячок», «C.S.I.: Майами». С 17 лет он играл в молодежном драматическом телесериале «Вечное лето» (2004 – 2005). Регулярная работа на телевидении закрепила узнаваемость актера. Помимо съемок в сериалах, Зак также появился в телефильмах «Чудесный пробег», «Тройная игра», «Скакун Дерби». Следом 18-летний Эфрон прошел отбор на главную роль в телефильме Кенни Ортега «Классный мюзикл» (2006). Лента о первом парне школы, красавце и спортсмене Трое, и скромной отличнице Габриэлле (Ванесса Энн Хадженс), которые решаются тайно поучаствовать в прослушивании на мюзикл, неожиданно стала хитом года. Картина вошла в Книгу Рекордов Гиннеса как первый телефильм, девять песен из которого одновременно появились в списке 100 наиболее популярных композиций на Billboard. Любопытно, что после съемок Эфрону предложили записать сольный альбом, но тот отказался, объяснив, что он не певец, а актер. Таким образом, первая громкая известность пришла к Заку уже в 19 лет. Роль школьной звезды, влюбленного в тихоню, покорила миллионы американских тинейджеров. Экранный роман своих героев актеры перенесли и в реальную жизнь: Хадженс и Эфрон встречались около пяти лет.
К тому времени, как Зак окончил школу и поступил в университет Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, он стал уже кинозвездой, и ему было не до учебы. Актер обрастал многочисленными фан-клубами, за ним гонялись влюбленные школьницы, папарацци и тележурналисты. После «Классного мюзикла» заманчивые предложения посыпались как из рога изобилия. В 2007-ом Эфрон сыграл в удачном мюзикле «Лак для волос» вместе с Мишель Пфайффер и Джоном Траволтой. Лента удостоилась номинаций на «Золотой глобус», а Зак обрел популярность среди более серьезной публики. Ему едва исполнилось 20 лет, а он уже прочно обосновался на голливудских холмах. Эфрон исполнил главные роли в драмах «Я и Орсон Уэллс», «Папе снова 17», «Двойная жизнь Чарли Сан-Клауда», в 2011 году отметился в фильме Гэрри Маршалла «Старый» Новый год» вместе с Холли Берри, Джессикой Бил и Робертом Де Ниро. В 2012 году 25-летний актер воплотил на экране образ романтика в драматической комедии «Гуманитарные науки» и морского пехотинца, решившего разыскать возлюбленную после трех военных миссий в Ираке, в мелодраме «Счастливчик». В 2012-м его впервые номинировали на «Золотую пальмовую ветвь» Каннского кинофестиваля за триллер «Газетчик». Одновременно лента «Любой ценой» с участием Эфрона претендовала на «Золотого льва» в Венеции.
В 2013 году вышел фильм «Паркленд», в котором Эфрон исполнил главную роль, а в 2014-ом его герой вступил в противостояние с героями Сета Рогена и Роуз Бирн в комедии «Соседи. На тропе войны». Там Зак частенько щеголял без рубашки и за это получил награду MTV, в соответствующей номинации. В 2015 году актер снялся вместе с Роберт Де Ниро в фильме «Дедушка легкого поведения». Затем были фильмы: «128 ударов сердца в минуту» (2015), «Свадебный угар» (2016), «Соседи. На тропе войны 2» (2016), «Спасатели Малибу» (2017), «Величайший шоумен» (2017), «Красивый, плохой, злой» (2018). В 2019 году Зак поучаствовал в озвучивании мультсериала «Открытия человечества», а в 2020-ом он озвучил Фреда в мультфильме «Скуби-Ду!».
Следующим большим увлечением Зака после Ванессы Хадженс стала модель Сами Миро, с которой он встречался с 2014 по 2016 год. В 2013 году Эфрон лечился от алкоголизма и токсикомании.
