Joel Edgerton gik på Hills Grammar School i Sydney, hvorefter han startede på Nepean Drama School i 1994.

Han har medvirket i adskillige teaterforestillinger som 'Henry V' og 'Blackrock', inden han forsøgte sig med tv og film. I 2001 fik han sit store gennembrud på tv, da han fik rollen som Will i den australske serie 'The Secret Life of Us'. En rolle, der nominerede ham til en AFI Award samme år.

Hans første internationale gennembrud på det store lærred var som Onkel Owen i 'Star Wars: Episode II', og siden har han spillet sammen med bl.a. Heath Ledger i 'Ned Kelly' (2003) og Mads Mikkelsen i 'King Arthur' (2004). En af hans største roller til dato er dog som "den gode bror" i Warrior (2011), hvor han spiller overfor Tom Hardy.

I 2013 kan fans af det australske stjerneskud nyde synet af ham i hele to storfilm. Han spiller Navy Seal-soldaten Patrick i Kathryn Bigelows film Zero Dark Thirty, som er baseret på virkelige hændelser om attentatet på Osama bin Laden. Yderligere kan han ses som Carey Mulligans manipulerende halvdel i Baz Luhrmans dramafilm Den store Gatsby i maj 2013.