Гитанджали Рао родилась 7 ноября 1972 года в Мумбаи, Индия. Она окончила факультет прикладного искусства в Институте прикладного искусства сэра Дж. Дж. в Мумбаи в 1994 году. Рао является самобытным аниматором, режиссером, иллюстратором, преподавателем и театральной артисткой, чьи работы отличаются характерным, нарисованным вручную стилем анимации, сочетающим потрясающие визуальные эффекты с пронзительными, часто сложными историями.
Ее дебютный анимационный короткометражный фильм Printed Rainbow 2006 года принес ей международное признание, завоевав приз Kodak Short Film Award, Small Golden Rail и Young Critics Award на Неделе критики в Каннах. Фильм также получил награду Golden Conch за лучший анимационный фильм на Международном кинофестивале в Мумбаи в 2006 году и был включен в шорт-лист премии Оскар в 2008 году.
Среди других ее анимационных работ — короткометражные фильмы, такие как Orange 2002 года, Chai 2013 года и True Love Story 2014 года. Последний также был отобран для участия в Неделе критики Каннского кинофестиваля.
В 2019 году Гитанджали Рао выпустила полнометражный анимационный фильм Bombay Rose, который стал первым индийским анимационным фильмом, открывшим Неделю международной критики на Венецианском кинофестивале. Этот фильм также был показан на кинофестивале Poff в Таллинне.
Помимо режиссуры и анимации, Рао также является опытной актрисой. Ее дебют в художественном кино состоялся в 2018 году в драме Шуджита Сиркара October, где она сыграла профессора Видью Айер. За эту роль она получила широкое признание критиков и была номинирована на премию Filmfare за лучшую женскую роль второго плана.
Гитанджали Рао также участвовала в работе жюри различных кинофестивалей, включая жюри короткометражных фильмов Недели критики в Каннах в 2011 году и жюри конкурса «Кинематографисты настоящего» на 75-м кинофестивале в Локарно в 2022 году.