עוז זהבי נולד בראשון לציון. הורים שלו היו אבי ויוספה גולדשטיין. אביו יועץ מס. הורים של עוז עברתו את שם משפחתם מ"גולדשטיין" לשם המשפחה זהבי. הוא בוגר הסטודיו למשחק של יורם לוינשטיין בו למד בשנים 2006–2009. זהבי הוא שחקן ישראלי שלמד בבית ספר למשחק של יורם לווינשטיין. כשעברה השנה הראשונה שלו בבית הספר למשחק (2007),עוז נבחן לסרט "התגנבות יחידים" (2010) של במאי דובר קוסאשווילי. עוז הופיע פעם ראשונה בסדרת הילדים והנוער "האי" (2007), וזכה לקהל מעריצים צעיר ורחב. זהבי קיבל את התפקיד. אבל אמרו לו שהוא נדרש לעבור סדרה של אימונים שתנפח את שריריו לתפקידו של החייל האמביציוני אלון בסרט. הסרט יצא לבתי הקולנוע רק כשעברו שלוש שנים. בזמן הזה הספיק זהבי להצטלם למיני-סדרה "נבלות" (2010), ולסדרה היומית "עספור" (2010) שבעזרתה הוא נהיה באמת מפורסם. עוז היה מגלם בסדרת "עספור" את איציק בנסולי הרב-שגל, ומהר מאד אחריו הוא קיבל מקום הראשון של רשימת "היפים והנכונים" במגזין פנאי פלוס. בהמשך, עוז זהבי עוד הופיע גם בפסטיבל, והפך גם לפרנזטור של רשת האופנה 'רנואר'. זהבי הצטלם לתפקיד של החתיך הקשוח בסדרות "זגורי אימפריה" ואחרי זה ל"ג'וני ואבירי הגליל" (2015). הוא התגייס לצה"ל לחטיבת הצנחנים ושירת בחברון. ב-23 בספטמבר 2002, במהלך האינתיפאדה השנייה. עוז זהבי מוכר לנו בגלל התפקידים שלו בבת השוטר, עספור ועיר הטובה.