Gillian Jacobs lahir pada 19 Oktober 1982 di Pittsburgh, Pennsylvania, Amerika Serikat. Ayahnya, William F. Jacobs Jr., adalah seorang banker investasi, sedangkan ibunya, Martina Magenau Jacobs, bekerja sebagai petugas hubungan alumni di Carnegie Mellon University. Ia menamatkan SMA Mt. Lebanon dan kemudian melanjutkan ke Juilliard School di New York, meraih gelar sarjana seni rupa.

Sejak kecil, Gillian sudah tertarik dunia akting, mengikuti kelas akting di Pittsburgh Playhouse di akhir pekan. Pada usia 16 tahun, ia memulai karier teater dengan berperan sebagai Titania di adaptasi panggung Shakespeare di Pittsburgh Public Theater. Setelah itu, ia debut film dengan Building Girl (2005) dan televisi dengan peran Adele Congreve di The Book of Daniel (2006).

Pada 2006, Gillian tampil di Cagelove, produksi off-Broadway yang menerima ulasan negatif. Meski demikian, penampilannya tetap dipuji sebagai bakat akting yang luar biasa. Peran paling memorabel sebelum terobosan besar adalah sebagai CJ di Nonames (2010), yang mendapat penghargaan di Phoenix Film Festival.

Kemudian, ia mendapatkan peran utama sebagai Britta Perry di serial populer Community (2009), selama enam musim. Ia juga membintangi Girls (2012) sebagai Mimi-Rose Howard dan Love (2016) sebagai Mickey Dobbs selama tiga musim di Netflix. Pada 2021, ia tampil di Invincible dan akan muncul dalam acara Winning Time dan Minx pada 2022, yang tayang di HBO dan HBO Max.

Selain berakting di film dan televisi, Gillian aktif sebagai sutradara, termasuk film dokumenter The Queen of Code (2015), film pendek Curated (2018), serta Higher, Further, Faster (2020) untuk Marvel. Pada 2022, ia menyutradarai dan berperan dalam The Seven Faces of Jane. Ia dikenal sebagai orang yang teetotal, menjaga diri dari alkohol dan narkoba karena pengalaman keluarga dan pengaruh buku serta pengalaman pribadi.