Zachary Quinto sinh ra ở Pittsburgh và lớn lên ở Green Tree, Pennsylvania. Anh tham gia trường Công giáo Thánh Simon và Jude (đã qua đời vào năm 2010). Mẹ củaanh, Margaret J. "Margo" (nhũ danh McArdle), làm việc tại một công ty đầu tư và sau đó là văn phòng thẩm phán. Cha anh, Joseph John "Joe" Quinto, một thợ cắt tóc, chết vì ung thư khi Quinto được bảy tuổi.[1][2] Quinto và anh trai, Joe, sau đó được nuôi dưỡng bởi mẹ.[3][4] Lớn lên, anh theo Công giáo.[5] Cha anh là người Ý gốc, trong khi mẹ anh có tổ tiên người Ireland.[6][7] Quinto tốt nghiệp trường trung học trung tâm Công giáo năm 1995, khi anh tham gia đóng nhạc kịch và đã nhận được giải Gene Kelly cho Nam diễn viên phụ xuất sắc nhất, sau đó tham gia Trường Kịch của Đại học Carnegie Mellon, từ đó anh tốt nghiệp năm 1999.[8][9]

Quinto công khai mình là người đồng tính vào tháng 10 năm 2011. Theo anh: "Sống một cuộc sống đồng tính mà không công khai thừa nhận nó, đơn giản là không đủ để đóng góp đáng kể nào cho công việc to lớn đang nằm trên con đường hoàn thành bình đẳng." Trước khi thừa nhận đồng tính, Quinto từ lâu đã là một người ủng hộ tích cực các quyền và tổ chức đồng tính.

Quinto bắt đầu hẹn hò với nam người mẫu kiêm họa sĩ Miles McMillan vào mùa hè năm 2013. Vào tháng 11 năm 2015, tạp chí Vogue gọi họ là "Cặp đôi quyền lực lan tỏa rộng rãi trên các lĩnh vực phim, thời trang và nghệ thuật."