Rachelle Bilson nasce il 25 Agosto del 1981 a Los Angeles, in California, da Danny Wilson, di professione scrittore, e dalla madre adottiva, Heather Medway.
Ha anche una sorella più piccola (Hattie) e due fratelli più grandi. Rachelle è la nipote di Bruce Bilson, famoso regista di Holliwood, e della moglie produttrice.
La ragazza è stata attratta fin da bambina dallo spettacolo e già prima che salisse un palcoscenico dimostrava già importanti doti nell'arte drammatica.
Rachelle fu così spinta e incoraggiata dalla propria famiglia a intraprendere la recitazione e già alla tenera età di sette anni riuscì a conquistare un ruolo nel film "The Wrong Guys".
In seguito continuò a studiare recitazione e le molte audizioni le fecero capire che ciò che voleva dalla vita era proprio recitare.
Nel 1999 riesce a diplomarsi alla Notre Dame High School e prima di ottenere il ruolo in The OC partecipò ad alcuni ruoli minori come in "Buffy".
All'inizio di The OC Summer era solo un personaggio secondario ma successivamente le venne proposto di diventare protagonista.