Saldaña é de ascendência porto-riquenha e dominicana. Passou boa parte de sua infância na República Dominicana antes de retornar aos Estados Unidos para perseguir uma chance na carreira artística. Zoe inscreveu-se em aulas de balé em uma das mais prestigiadas escolas de dança da República Dominicana, ganhando experiência como bailarina, o que a beneficiou mais tarde por seu papel no Center Stage. Ela retornou para os Estados Unidos após seu segundo ano no Teatro Faces Program, um curso de aprimoramento.
Saldaña ainda era um membro do curso, quando ela teve sua primeira experiência na tela em um episódio de Law & Order, que foi ao ar em 1999. Ela deixou a escola depois de sua estreia em Center Stage (2000), que posteriormente levou a aparições no filme de Britney Spears, Crossroads (2002), e no drama Drumline (2002).
Saldaña tem um grande interesse em moda e tem sua própria linha chamado Arasmaci, onde a maioria de seus desenhos são influenciados pela sua herança Dominicana.
Seu pai morreu em um acidente de carro na cidade de Bonao, República Dominicana, a cerca de uma hora de Santo Domingo. Enquanto dirigia um Honda Accord verde, a caminho de Fantino La Piña, seu pai perdeu o controle do carro e atingiu um comboio. Seu irmão saiu ileso deste acidente.
Em 2012 iniciou um romance com o ator Bradley Cooper já nas filmagens do filme As Palavras, o namoro durou três meses, sendo terminado pouco antes do Natal no mesmo ano. Os dois tentaram reatar o namoro duas vezes, mas desistiram alegando que os compromissos estavam dificultando o relacionamento. Zoë é casada com o estilista Marco Perego com quem tem 3 filhos: Os gêmeos Bowie Ezio Perego-Saldana e Cy Aridio Perego-Saldana, que nasceram em 2014, e o mais novo, Zen que nasceu em 2017.[carece de fontes?]
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