Zosia Mamet erblickt 1988 im US-Bundesstaat Vermont das Licht der Welt. Ihren ungewöhnlichen Vornamen, der wie "Sasha" ausgesprochen wird, verdankt sie ihrem Vater, einem aschkenasischen Juden. Die gesamte Familie von Zosia Mamet hat Künstlerblut in ihren Adern – so arbeitet ihre Schwester als Fotografin, eine weitere Halbschwester ist ebenfalls Schauspielerin und ihr Vater ist der Drehbuchautor, Dramatiker und Regisseur David Mamet.
Im Alter von fünf Jahren zieht sie mit ihrer Mutter und ihrer Schwester von Neuengland in den Ort Pacific Palisades in Kalifornien. Nach dem Highschool-Abschluss entscheidet sich Zosia Mamet jedoch gegen das College und strebt stattdessen eine Karriere als Schauspielerin an. Die erste größere Rolle im Steckbrief von Zosia Mamet findet sich im Jahr 2004 mit dem Film "Spartan". Es folgen Parts in den Serien "The Unit" und "United States of Tara" sowie dem Film "The Kids Are All Right".
Als Schauspielerin international bekannt wird Zosia Mamet schließlich durch die beiden Erfolgsserien "Mad Men" und "Girls". In "Mad Men" mimt sie für fünf Folgen die Fotoredakteurin "Joyce Ramsay", in "Girls" spielt sie seit 2012 an der Seite von Lena Dunham die etwas verrückte und naive "Shoshanna Shapiro". 2014 steht die Schauspielerin gemeinsam mit Jessica Biel für den Streifen "Shiva and May" vor der Kamera.