É irmã da também atriz Zooey Deschanel.

Emily tem se firmado como uma das atrizes mais promissoras de Hollywood. Entre seus trabalhos mais recentes estão filmes de sucesso, como Cold Mountain, de Anthony Minghella; The Alamo, de Lee Hancock; e Spider-Man 2, de Sam Raimi.

Em outubro de 2004, Emily foi citada pela revista Interview como um dos 6 jovens atores mais promissores do mercado. Ela também merece destaque pelo filme Glory Road, co-estrelado por Josh Lucas e Derek Luke e produzido por Jerry Bruckheimer.

Deschanel participou do Festival Internacional de Toronto de 2003 e do Sundance 2004 com o filme independente Easy, dirigido por Jane Weinstock.

Na TV, a atriz fez participações especiais nas séries Crossing Jordan, Providence e Law & Order: SVU. No teatro, Deschanel, membro da Interact Theatre Company, merece destaque pelas peças Our Town e Three Sisters.

Cônjuge: David Hornsby (desde 2010)
Filhos: Henry Lamar Hornsby, Calvin Hornsby
Irmã: Zooey Deschanel
Pais: Mary Jo Deschanel, Caleb Deschanel