Si sta costruendo una carriera di successo e sempre più importante in televisione, al cinema e sul palcoscenico. Recentemente, è apparsa in The Last Kiss di Tony Goldwyn con Zach Braff. La Bilson era una delle protagoniste del popolarissimo telefilm The OC, trasmesso per quattro stagioni dalla FOX.
Dopo aver partecipato alle produzioni teatrali di Bye Bye Birdie, Once Upon A Mattress e Il crogiuolo (The Crucible), la Bilson è stata impegnata come ospite delle serie televisive That ‘70s Show, Mad TV, 8 semplici regole... per uscire con mia figlia (8 Simple Rules) e Buffy, l’ammazzavampiri Buffy (The Vampire Slayer).
Vive attualmente a Los Angeles, dove è anche cresciuta.
