Pärast lõpetamist keskkooli Walter Reed, Rachel saab jätkuvalt hariduse keskkoolis of Notre Dame, kus ta osales mitmes teatris lavastused. Kolledžis, Miss Bilson, millele isa nõu ja sätestatud saada näitlejaks õppis ta ainult ühe kursuse. Tüdruk, kes on otsustanud proovida oma õnne TV, varsti ilmus kaubaautod Pepto-Bismol, rosina Bran ja Subway.
Läbimurre tema tegutseb karjääri toimus alles 2003. aastal, kui Rachel oli väike roll populaarne seriaal "8 Simple reeglid", "Buffy - Vampire Slayer" ja lühifilmi "Unbroken". Rolli Summer Roberts sai Bilson noorte sarja "OC", oli tema elu kõrghetki. Esialgu ta pidi mängida paar episoode, kuid pärast edukat tutvustamist esimese seeria oma rolli on muutunud üheks kõige olulisemaks ja uudseid suve Seth Cohen muutunud üheks peamiseks storylines sarja.
Pärast lahkumist ekraanil näidata, Rachel sai iidol noor publik. Aastatel 2005-2006 oli ta austatud pealkirjad nagu "Best TV naisnäitleja" ja "Hottest Girl" ja sai nimeks üks 100 kõige ilusad inimesed ja 100 kõige atraktiivsemaks ja seksikas naiste maailmas.
Esimene osa filmi Bilson anti tema rahutu. Aastal 2006 romantiline film "The Last Kiss" tüdruk, kellel on raskusi, kuid võitis oma vastumeelsust ribad ees kaamera voodi stseen. Rachel on korduvalt märkinud, et rollid filmides on ta valmis loobuma filmimise "üksildased südamed". Teine oluline roll noorte näitleja oli film "Jumper". Selle töö eest pälvis ta auhinna Teen Choice Awards parima näitleja seiklus film.
Pärast filmimist "Lonely Hearts" 2007 series direktor Josh Shvard kutsutud Rachel mängida cameo rolli tema uus komöödia sarja "Chuck". Järgmine Karjäär Bilson jätkuvalt hoogu: 2009. aastal ta koos Hayden Christensen mängis filmis almanahh "New York, Ma armastan sind", ja 2 aastat hiljem sai rolli "Ootan Forever" ja "Best Friends ja laps."
2011. aastal tänu kõigile sama Josh Schwartz, näitleja sai peaosa telesarjas "Hart of Dixie". Loos tema iseloomu, ei ole saanud post südameoperatsiooni New York haiglas oli sunnitud tööle minna provintsi lõunaosas linna.
Aastatel 2003-2006, Bilson romantiliselt seotud näitleja Adam Brody, kes mängis rolli tema poiss sarjast "OC". 2008. aasta lõpus Bilson hakkas kohtuda Hayden Christensen. 2010. aasta suvel, paar, katkestades tööle lagunes, kuid peagi taas oma suhet.