Hilarie Burton ist bekannt für ihre Rolle als Peyton Sawyer in der Serie One Tree Hill. Sie hat sich nach ihrer Zeit in der Serie stark für soziale Gerechtigkeit und den Opferschutz eingesetzt und ist Mitgründerin der Initiative „It's On Us“, die Bewusstsein für sexuelle Übergriffe schafft. Hilarie ist eine begeisterte Hobby-Gärtnerin und hat einen kleinen Bauernhof mit ihrem Mann Jeffrey Dean Morgan. Dort züchten sie nicht nur Tiere, sondern veranstalten auch oft witzige Kürbis- und Mais-Wettbewerbe, bei denen ihre Familie und Freunde „Ernte-Champions“ küren können.
Hilarie Ross Burton wuchs in Sterling Park auf, einem Vorort von Washington D.C. Sie ist die älteste von vier Geschwistern und hat drei jüngere Brüder namens Billy, Johnny und Conrad. Ihr Vater Bill sammelt Antiquitäten und ihre Mutter Lisa ist Immobilienmaklerin. Burton fühlt sich mit ihrer Familie eng verbunden und verbrachte ihre Kindheit und Jugend als das typische amerikanische Mädchen. Sie war Cheerleaderin und nahm in der Schule an verschiedenen Wahlveranstaltungen teil, wie z.B. dem Theaterclub.
Obwohl sie eine Karriere als Schauspielerin nicht anstrebte, änderte sich ihr Leben schlagartig als sie die Fordham University in New York besuchte. Ihr TV-Debüt hatte sie in der MTV-Show Total Request Live, wo sie als Zuschauerin auserwählt wurde, den Gastgeber Carston Daly für 30 Sekunden zu interviewen. Es dauerte nicht lange und sie wurde zur Co-Moderatorin von TRL, und das obwohl sie als Kind kein MTV gucken durfte.
2002 hatte Hilarie Burton ihren ersten kurzen Auftritt als namenloser MTV VJ in einer Episode Dawson's Creek. Im darauf folgenden Jahr wurde sie für One Tree Hill engagiert, wo sie bis 2009 den Charakter Peyton Sawyer spielte. In White Collar übernahm Burton in der zweiten Staffel die Rolle von Sara Ellis, einem love interest von Hauptcharakter Neal Caffrey.
Nachdem Burton die TV-Welt eroberte, machte sie sich drauf und dran auch die Kino-Leinwand zu erobern in Filmen wie „Our Very Own“ (2005), „The List“ (2007), „Normal Adolescent Behavior“ (2007) und „Solstice“ (2007).
Seit Anfang des Jahres 2009 ist sie mit dem Schauspieler Jeffrey Dean Morgan zusammen mit dem sie den gemeinsamen Sohn Augustus (geb. 2010) hat. Am 16. Februar 2018 wurde Tochter George Virginia Morgan geboren. Im Oktober 2019 heiratet sie Jeffrey Dean Morgan nach zehnjähriger Beziehung. Eine vorherige Ehe tut sie als Gerücht ab.
Nach dem Ausstieg bei „One Tree Hill“ nahm sich Hilarie Burton zunächst eine Auszeit und gründete mit ihrem Lebensgefährten Jeffrey Dean Morgan eine Familie. Im vergangenen Jahr kehrte sie dann zurück auf den Bildschirm. In der zweiten Staffel der Serie „White Collar“ übernahm sie eine wiederkehrende Rolle als Versicherungsmitarbeiterin Sara Ellis und verdrehte dem Schlitzohr Neal Caffrey (Matthew Bomer) den Kopf.