Die gebürtige Texanerin Summer Glau wurde von Joss Whedon „entdeckt“: Nachdem er die ausgebildete Tänzerin für eine textlose Gastrolle als Prima Ballerina im Rahmen einer Balettaufführung in der Serie Angel verpflichtete, machte er sie später zur Hauptdarstellerin bei Firefly.
Nach dem Ende der SciFi-Serie war sie in zahlreichen Genreserien dabei, die aber meist nur kurz überlebten. Ihre erste längere Gastrolle nach Firefly hatte sie jedoch bei The Unit als Soldatenbraut, die mit der Abwesenheit ihres Verlobten hadert.
Es folgte ein Handlungsbogen bei der US-Serie The 4400.
Nach Firefly war die zweite Kultrolle in Summer Glaus Karriere die als Terminatrix Cameron bei der Serie Terminator: The Sarah Connor Chronicles - bisher auch Glaus mit Abstand langlebigste Serie.
Es folgte eine Reihe von Gastauftritten in der Serie Dollhouse und schließlich eine Hauptrolle bei der kurzlebigen Serie The Cape.
Eine weitere Filmrolle hatte Summer Glau in dem Film „Knights of Badassdom“ inne. Sie spielte die Rolle von Gwen.
2011 übernahm Summer Glau die Hauptrolle im Serienpiloten Scent of the Missing beim amerikanischen Kabelsender TNT, in dem sie eine überraschend toughe Search and Rescue-Spezialistin porträtiert. Die Serie wurde aber von dem US-Sender nicht bestellt.
2013 ist sie in der US-Serie Arrow zu sehen, hier hat sie die wiederkehrende Rolle von Isabel Rochev übernommen.