Zambello tiene ascendencia italiana, sus abuelos paternos emigraron a Boston desde Nápoles a principios del siglo XX, es la hija de la actriz Jean Sincere y el actor Charles C. Zambello.
Desde 1984 a 1991 fue la Directora Artística del Teatro de Ópera Skylight en Milwaukee.
En 1986 dirigió a Luciano Pavarotti y Mirella Freni en La bohème en la San Francisco Opera.
Su debut en el Metropolitan Opera con Lucia di Lammermoor en 1992 no fue bien recibido[2] por su audacia pero le abrió las puertas de Europa donde tuvo gran éxito con Boris Godunov, Guerra y Paz y Billy Budd.
Zambello dirigió la producción regional del musical El club de las primeras esposas en el Teatro Old Globe, San Diego en 2009, pero dejó el proyecto debido a "anteriores compromisos".