Efron è nato a San Luis Obispo in California e si trasferì però insieme alla sua famiglia ad Arroyo Grande. Di famiglia ebrea, è stato cresciuto come agnostico, tanto che non è mai stato religioso.[5] Suo padre, David Efron, è un ingegnere in una industria energetica, mentre sua madre, Starla Baskett, in passato era una segretaria che lavorava nella stessa industria del padre di Efron.[6][7] Ha anche un fratello di quattro anni più giovane, Dylan. Efron veniva descritto come un bambino nella norma nella sua classe delle scuole medie, ma piuttosto bravo: infatti lui stesso ha dichiarato che se prendeva una 'B' e non una 'A' ne faceva una piccola tragedia.[1] Veniva anche considerato il "pagliaccio della classe".[8] Per questa sua inclinazione il padre di Zac lo incoraggiò a intraprendere la carriera di attore all'età di undici anni.[6] E successivamente apparì in diverse produzioni teatrali della sua scuola superiore.[9] Lavorò poi in un teatro chiamato The Great American Melodrama and Vaudeville,[1] e iniziò anche a prendere lezioni di canto.[6] Efron inoltre partecipò anche a molti progetti teatrali tra cui Gypsy, Peter Pan, or The Boy Who Wouldn't Grow Up, La piccola bottega degli orrori, The Music Man e Mame, apparendo alla Pacific Conservatory of the Performing Arts e frequentando proprio questa scuola.