1 Temmuz 1982'de Sterling, Virginia'da doğdu. Babası eski bir özel kuvvetler askeri ve koleksiyoncu, annesi ise emlakçıydı. Kendisinden küçük Billy, Johnny ve Conrad adlarında 3 erkek kardeşi vardır. Park View Lisesi'nden mezun olduktan sonra New York Üniveritesi ve Fordham Üniversiteleri'ne devam etti. Televizyon dünyasına ilk adımını MTV'nin programı TRL'de VJ'lik yapmasıyla attı. Ardından Dawson's Creek'te küçük bir rol aldı. 2003'te başlayan ve 6 sezon boyunca oynadığı One Tree Hill sayesinde büyük şöhrete kavuştu. Bu dizide Peyton'ı canlandırdıktan sonra tüm dünyada tanınan Burton, 2005'te ilk sinema filmi Our Very Own'da oynadı. White Collar, Grey's Anatomy, Extant gibi dizilerde de yer aldı.

2004'ten 2009'a dek Ian Prange ile evli kaldı. 2009'dan beri birlikte olduğu Jeffrey Dean Morgan'dan 2010 doğumlu Augustus adında bir erkek çocuğu dünyaya getirmiştir.

Örgü örmek ve kriket oynamak gibi hobileri bulunmaktadır.