Dan Gilroy nasceu em Santa Monica, Califórnia, filho do dramaturgo vencedor do Prêmio Pulitzer, Frank D. Gilroy, e da escultora e escritora Ruth Dorothy. Seu irmão Tony Gilroy é roteirista e diretor; e seu irmão gêmeo fraternal, John Gilroy, é um editor de filmes. Através de seu pai, ele é descendente de italianos, irlandeses e alemães.
Gilroy escreveu o roteiro do drama de 2005 "Two for the Money" (2005), estrelado por Al Pacino e a esposa de Gilroy, Rene Russo. Seu crédito mais antigo é como co-autor do thriller de ficção científica Freejack (1992), seguido pela co-escrita de comédia dirigida por Dennis Hopper, Chasers. Ele também foi um dos escritores a contribuir para o superman do filme Superman Lives.
Ele fez sua estréia na direção com o thriller de 2014 Nightcrawler (2014). Ele também escreveu o roteiro, pelo qual foi indicado ao Oscar de Melhor Roteiro Original.
Gilroy é casado com Rene Russo desde 1992 e eles têm uma filha chamada Rose. Eles residem em Brentwood, Califórnia.
