Zoie Palmer tuvo su primera experiencia profesional como actriz cuando era adolescente en acciones de verano en el Red Barn Theatre en Jackson's Point, Ontario. En 2001, obtuvo una licenciatura en Bellas Artes de la Universidad de York en Toronto y desde entonces apareció en una variedad de proyectos de cine y televisión. Después de una serie de apariciones como invitada en programas de televisión, Palmer obtuvo el que es, hasta ahora, su trabajo más conocido: el papel de la Dra. Lauren Lewis, un personaje principal de la serie canadiense Lost Girl (2010-2015). Años más tarde, en 2014, fue nominada a los premios Canadian Comedy Awards a la mejor interpretación multimedia/femenina en un largometraje para Sex After Kids (2013). En 2021, interpreta el papel de Kara Boswick en la esperada Espiral: El juego del miedo continúa, en la que un cerebro criminal desata una forma retorcida de justicia en Spiral, el nuevo y aterrador capítulo del libro de Saw.