Hilarie Burton a incarné Peyton Sawyer Scott durant les 6 premières saisons de la série Les frères Scott. Mais depuis, elle a d'autres projets. En 2009, elle a joué dans le court-métrage The True-Love Tale of Boyfriend and Girlfriend où elle incarnait le petit ami. En 2010, elle a joué dans le film Provinces of Night où elle incarnait Hazel et dans la série FBI : Duo très spécial où elle incarnait Sara Ellis durant les saisons 2 à 4 jusqu'en 2013. En 2012, elle a joué dans les téléfilms La Liste du Père Noël où elle incarnait Krissy Kringle, One Tree Hill : Always and Forever où elle reprenait son rôle de Peyton Sawyer Scott et son propre rôle et dans la série Castle dans l'épisode 13 de la saison 4 An embarrassment of bitches où elle incarnait Kay Cappuccio. En 2013, elle a joué dans le film The List où elle incarnait Maddie Soto, dans les séries Grey's Anatomy dans les épisodes 22,23 et 24 de la saison 9 Do You Believe In Magic, Readiness is All et Perfect Storm où elle incarnait le Dr Lauren Boswell et Hostages où elle incarnait Samantha. En 2014, elle a joué dans les films Good Ol'Boy où elle incarnait Nancy Brunner, Black Eyed Dog et dans la série Forever dans les épisodes 1 et 8 de la saison 1 The Ecstasy of Agony et Memories of Murder où elle incarnait Iiona Payne et Molly Dowes. En 2015, elle a joué dans le téléfilm Coup de foudre en sursis où elle incarnait Josie Mayfield. 

 

Côté vie privée, elle a été de 2004 à 2008 mariée à Ian Prange un technicien rencontré sur le tournage de la série Les frères Scott mais aujourd'hui, elle est divorcée. Depuis 2009, elle est en couple avec l'acteur Jeffrey Dean Morgan. Elle a donné naissance à un petit garçon prénommé Augustus en mars 2010. Le couple s'est fiancé en 2012.