Empezó en el teatro de improvisación estando en el instituto. Después de su primer año en la Universidad Gustavus-Adolphus de Minnesota, se coló en las pruebas de una producción local de "Biloxi Blues" y consiguió el papel protagonista.

A continuación estudió durante dos años en el prestigioso American Repertory Theatre de Cambridge, Massachussets, antes de mudarse a Nueva York donde le ofrecieron el papel de Tommy Tune para la gira nacional de "Bye Bye Birdie".

Trabajó con Ethan Hawke en "Sophistry" en el teatro Playwrights Horizon, donde le vio el actor y director Ben Stiller que le dio un papel en Bocados de realidad, su debut en la gran pantalla. Volvió a trabajar con Ethan Hawke en una versión actualizada de "Hamlet".

Steve Zahn cautivó a la crítica y al público en The Wonders, la primera película que dirigió Tom Hanks. Desde entonces, ha trabajado en muchas películas. Fue muy aclamado por su interpretación en Out of Sight (Un romance muy peligroso) de Steven Soderbergh. Ganó el Premio Espíritu Independiente al Mejor Actor por su interpretación cómica en Salvajemente tiernos. Otras películas suyas son Tienes un e-mail con Tom Hanks y Meg Ryan, Nunca juegues con extraños del director John Dahl, y Los chicos de mi vida, por la que fue muy aplaudido por su interpretación de padre drogadicto. Más recientemente ha protagonizado El precio de la verdad con Hayden Christensen y Chloé Sévigny, Papá canguro con Eddie Murphy, y Seguridad nacional con Martin Lawrence. Pronto volverá a trabajar con Penélope Cruz, la protagonista femenina de SAHARA en la película Bandidas.

También prestó su voz para dar vida a Archie el oso en Dr. Dolittle 2 y a Monty el gato en las dos películas de Stuart Little. Pronto será la voz de Runt en Chicken Little.