Sein Vater Heinrich Hildebrandt, ein Wagnermeister, schickte ihn 1713 bei Gottfried Silbermann in Freiberg in die Lehre. 1721 vollendete er dann sein Meisterstück, die Orgel der Nikolaikirche Langhennersdorf. Es folgte der Bau einer Orgel in Störmthal bei Leipzig, wodurch er mit Johann Sebastian Bach Bekanntschaft schloss. Bach äußerte sich von der Störmthaler Orgel in einem Gutachten von 1723 voller Begeisterung. Von 1724 bis 1726 erfolgte der Bau der Orgel zu Lengefeld, auf Grund dessen es zu einem Streit mit Gottfried Silbermann kam, der Hildebrandt nun als Konkurrenten betrachtete und gerichtlich verklagte. Den Streit schlichtete ein Abkommen, worin sich Hildebrandt verpflichtete, nur noch von Silbermann zuvor abgelehnte Aufträge zu übernehmen. Er verlegte daraufhin seinen Wirkungsbereich in die Leipziger Gegend und das westliche Kursachsen.

Die größte Orgel von Zacharias Hildebrandt mit 53 Registern befindet sich in der Kirche St. Wenzel in Naumburg (Saale). Sie wurde von 1743 bis 1746 erbaut. Am 27. September 1746 erfolgte die gemeinsame Abnahmeprüfung durch Gottfried Silbermann und Johann Sebastian Bach. Für die Disposition hatte Hildebrandt auf Ratschläge von Bach zurückgegriffen. Die mehrfach umgebaute Orgel wurde in den Jahren 1993 bis 2000 vollständig restauriert.