Joseph Leonard Gordon-Levitt föddes den 17 februari 1981 i Los Angeles, Kalifornien, som son till Jane Gordon och Dennis Levitt. Joseph växte upp i en judisk familj tillsammans med sin framlidne äldre bror Dan Gordon-Levitt, som avled i oktober 2010. Hans föräldrar arbetade för radiostationen Pacifica Radio Station KPFK-FM och hans morfar i mors ålder, Michael Gordon, hade varit en välkänd filmregissör. Joseph blev först känd för sin huvudroll i NBC:s prisbelönta komediserie 3rd Rock from the Sun (1996). Under sina sex säsonger i serien vann han två YoungStar Awards och delade även tre Screen Actors Guild Award®-nomineringar för Outstanding Performance by a Comedy Series Ensemble.
Före sina framgångar på tv hade Joseph redan arbetat stadigt med långfilmer. Tidigt i sin karriär vann han ett Young Artist Award för sin första stora roll, i Robert Redfords drama A River Runs Through It (1992). Under 1990-talet medverkade han också i filmerna Angels in the Outfield (1994), The Juror (1996), Halloween H20: 20 Years Later (1998), en väl recenserad slasher-uppföljare, och 10 Things I Hate About You (1999), mittemot Heath Ledger, som har blivit en tonårskomediklassiker.
Efter sitt arbete med 3rd Rock tog Joseph ledigt från skådespeleriet för att gå på Columbia University. I början av 2000-talet bröt han med sina biroller i tv- och filmkomedier genom att medverka i en rad intensiva dramatiska roller, mestadels i mindre, oberoende filmer, som Manic (2001), med Don Cheadle; Mysterious Skin (2004), för författaren/regissören Gregg Araki; Rian Johnsons prisbelönta debut, den dramatiska thrillern Brick (2005) (2005); Lee Daniels’ Shadowboxer (2005); kriminaldramat The Lookout (2007), som var Scott Franks regidebut; John Maddens Killshot (2008), med Diane Lane och Mickey Rourke; Spike Lees andra världskrigsfilm Miracle at St. Anna (2008) och det kontroversiella dramat Stop-Loss (2008), där han spelade huvudrollen tillsammans med Ryan Phillippe, under ledning av Kimberly Peirce. År 2009 var Joseph officiellt etablerad som en av en ny generation av huvudrollsinnehavare med sin Golden Globe-nominerade roll i Marc Webbs komedidrama 500 Days of Summer (2009), även med Zooey Deschanel i huvudrollen, för vilken han nominerades till Golden Globe, Independent Spirit Award och People’s Choice Award. Han anpassade också Elmore Leonards novell Sparks (2009) till en 24 minuter lång kortfilm som han regisserade och som visades på Sundance Film Festival.
I början av det nya årtiondet hade han huvudrollen i indie-dramat Hesher (2010) och etablerade sig som actionstjärna i Christopher Nolans Inception (2010), också med Leonardo DiCaprio, Marion Cotillard och Ellen Page i huvudrollerna. Joseph balanserade både independent- och Hollywoodfilm och fick en ny Golden Globe-nick för cancerdramat 50/50 (2011), regisserad av Jonathan Levine och med Seth Rogen, Anna Kendrick och Bryce Dallas Howard i huvudrollerna. Han arbetade återigen med regissören Nolan i The Dark Knight Rises (2012), den tredje och sista delen i regissörens Batman-serie, för vilken han nominerades till People’s Choice Award som favoritskådespelare, och fick huvudroller i både Premium Rush (2012), regisserad av David Koepp, och Looper (2012), där han återförenades med sin Brick-regissör Rian Johnson, mot Bruce Willis och Emily Blunt. Som avslutning på året spelade han Abraham Lincolns son Robert i Steven Spielbergs Oscarsnominerade Lincoln (2012), tillsammans med Daniel Day-Lewis och Sally Field.
2013 spelade Gordon-Levitt huvudrollen i sin kritikerrosade regidebut Don Jon (2013), efter ett manus som han själv skrivit, mot Scarlett Johansson och Julianne Moore. Han nominerades till en Independent Spirit Award för ”Bästa första manus” för filmen. Han gjorde även rösten till Jiro Horikoshi i den engelskspråkiga versionen från 2014 av Hayao Miyazakis Oscarsnominerade animerade spelfilm The Wind Rises (2013) och medverkade i Robert Rodriguez och Frank Millers Frank Miller’s Sin City: A Dame to Kill For (2014), där han spelade Johnny, en karaktär som Miller skapade för filmen. År 2015 spelade han huvudrollen i The Walk (2015), regisserad av Robert Zemeckis, där han porträtterade Philippe Pettit, och 2016 spelade han huvudrollen i Oliver Stones Snowden (2016).
Joseph har avslutat produktionen av Project Power (2020), Henry Joost/Ariel Schulmans sci-fi-film för Netflix, där han spelar mot Jamie Foxx, och av den oberoende thrillern 7500 (2019), skriven och regisserad av Patrick Vollarth. Bland sina andra projekt kommer han att spela advokaten Richard Schultz i Aaron Sorkins The Trial of the Chicago 7 (2020), och han håller på att utveckla en rad olika långfilmer, bland annat Fraggle Rock.
Joseph har också grundat och leder hitRECord, en öppen samarbetsproduktion. hitRECord skapar och utvecklar konst och media kollektivt med hjälp av sin webbplats, där alla som har en internetuppkoppling kan ladda upp sina skivor, ladda ner och remixa andras skivor, och arbeta på projekt tillsammans. När resultatet av dessa RECords produceras och går med vinst delar hitRECord vinsten 50/50 med alla som bidragit till den slutliga produktionen. hitRECord har gett ut böcker, gett ut skivor, åkt på turné och har visat sitt arbete på stora festivaler som Sundance och TIFF. Det halvtimmeslånga variationsprogrammet ”Hit Record on TV with Joseph Gordon-Levitt”, som innehåller kortfilmer, liveframträdanden, musik, animationer, samtal med mera, fick en Emmy Award för Creative Achievement in Interactive Media – Social TV Experience. hitRECords projekt ”Band Together with Logic” är en en timmes YouTube Originals-special där den Grammy-nominerade rapparen Logic öppnar upp sin kreativa process som aldrig förr och bjuder in världen att samarbeta med honom på en originallåt och en musikvideo.
2016 hedrade ACLU Gordon-Levitt med sitt årliga Bill of Rights Award för att ha främjat mångfaldsarbetet, främjat yttrandefriheten, stärkt kvinnors ställning och på annat sätt stöttat medborgerliga rättigheter och friheter för alla amerikaner.
