Зельда Уильямс родилась 31 июля 1989 года в семье актёра Робина Уильямса и его второй жены, продюсера Марши Грасес. Она была названа в честь принцессы Зельды из серий видеоигр «Легенда Зельды» (англ. Legend of Zelda.
Впервые на телевидении появилась в телешоу «В поисках доктора Зевса» в 1994 году и в сериале «9 месяцев» в роли маленькой девочки в балетном классе. Главный дебют состоялся в 2004 году в фильме «Тайны прошлого», в котором она исполнила роль любимой девушки главного героя в юности.
31 июля 2014 года Робин Уильямс в одном из своих появлений в соцсетях поздравил её с юбилеем: «С днем рождения, мисс Зельда Уильямс. Сегодня тебе четверть века, но для меня ты всегда останешься малышкой».
После смерти отца в её аккаунтах в Twitter, Instagram и других появились оскорбительные комментарии, в связи с чем, она закрыла их. Администрацией Twittera, в связи этим инцидентом, было решено ужесточить политику блога в отношении сетевых хулиганов и троллей.