2 yaşından itibaren Türk sinemasında yer alan ve Yeşilçam denince akla gelen ilk isimlerden olan Zeynep Değirmencioğlu, ilk olarak Papatya filmiyle kamera karşısına geçti.
Çocuk oyuncu olarak başladığı Yeşilçam'da sayısız filmde oynayan Değirmencioğlu, kariyerindeki asıl sıçrayışı 1960 yılında Ayşecik karakteri ile yakaladı.
Ayşecik olarak hafızalara kazınan hatta asıl isminden çok bu karakterle anılan oyuncu, yurt dışında da büyük bir hayran kitlesine sahip oldu.
20 yaşlarına kadar filmlerde yer alan Değirmencioğlu, o dönem Fenerbahçeli ünlü futbolcusu ve daha sonra ise Fenerbahçe Spor Kulübü yöneticilerinden olan Serkan Acar ile dünyaevine girdi.
Özel hayatıyla da dikkat çeken Değirmencioğlu, evlendikten sonra 1975 yılında Macera Yolu filminde yer aldı ve ardından oyunculuğu bıraktı.