Se graduó en la Universidad Carnegie Mellon el año 2000 con una licenciatura en teatro musical.
Cote de Pablo dio sus primeros pasos en la industria del entretenimiento a los 15 años, cuando dirigió varios episodios del talk show Control (1994-1995) en la cadena Univision, junto con el expresentador de Entertainment Tonight, Carlos Ponce.
Después de graduarse, se mudó a Nueva York para buscar trabajo como actriz, por lo que tuvo que trabajar de camarera en un restaurante indio en Manhattan y en un italiano en Brooklyn, para mantenerse.
La respuesta de Cote fue decirle que se ciñera al papel rechazándolo por completo.
Poco después, el productor Donald Bellisario se la encontró mientras ella esperaba un taxi para volver al aeropuerto y le dijo que encajaba perfectamente en el papel.
En 2011, ganó un premio ALMA a Actriz Favorita en un Papel de un Drama Televisivo.
De Pablo dijo más tarde a Cindy Elavsky que Ziva podría volver, ya que su personaje no murió en la ficción, sin embargo, en el final de la temporada 13 de la serie, se dijo que su personaje aparentemente había muerto en una explosión en Israel.