Joseph Gordon-Levitt wurde am 17. Februar 1981 in Los Angeles (Kalifornien) geboren und studierte zwei Jahre an der Columbia University in New York.
Mit sechs Jahren begann er seine Schauspielkarriere und trat Ende der 1980er Jahre zunächst in Fernsehspielfilmen und zwei Episoden der Serie Jede Menge Familie auf. Als Darsteller des jungen Norman in Aus der Mitte entspringt ein Fluß hatte er 1992 sein Spielfilmdebüt und wurde dafür mit einem Young Artist Award ausgezeichnet. Joseph Gordon-Levitt stand von 1994 bis 2010 in vielen weiteren Filmen vor der Kamera, wie zum Beispiel in Nicht schuldig, Halloween H20: 20 Jahre später und 10 Dinge, die ich an Dir hasse.
Von 1996 bis 2001 spielte er in der Fernsehserie Hinterm Mond gleich links einen außerirdischen Wissenschaftler. Nach dem Auslaufen der Serie konzentrierte sich Joseph Gordon-Levitt auf Independentfilme und spielte 2009 im erfolgreichen Independentfilm 500 Days of Summer die männliche Hauptrolle, für die er eine Golden Globe-Nominierung erhielt. Die Zahl Fünf ist für ihn eine Erfolgszahl: Denn auch für die Krebs-Dramödie 50/50 – Freunde fürs ÜberLeben gab es wieder eine Nominierung.
2010 erhielt Joseph Gordon-Levitt Einzug ins Blockbuster-Kino: In Christopher Nolans mit vier Oscars ausgezeichnetem Sci-Fi-Spektakel Inception agierte er u.a. neben Leonardo DiCaprio. Eine weitere Zusammenarbeit mit Nolan folgte 2012 in The Dark Knight Rises.
Neben einem ambitionierten Projekt wie Looper, in dem er die jüngere Version von Bruce Willis spielt, und inszeniert von Regisseur und Kumpel Rian Johnson, mit dem Joseph Gordon-Levitt bereits bei dem Neo-Noir-Thriller Brick zusammengearbeitet hatte, sah man ihn dann wieder in einer Big-Budget-Produktion: In Lincoln von Steven Spielberg gab Gordon-Levitt den Sohn von Abraham Lincoln, Oscar-prämiert dargestellt von Daniel Day-Lewis.
Aber auch als Regisseur macht Joseph Gordon-Levitt zunehmend von sich reden: Nach mehreren Kurzfilmen wie Morgan and Destiny’s Eleventeenth Date: The Zeppelin Zoo (mit Channing Tatum) und diversen Gesangseinlagen mit Zooey Deschanel auf Youtube gab er 2013 endlich sein Debüt im Langfilm-Bereich. In Don Jon spielt Joseph Gordon-Levitt einen Pornosüchtigen, der sich Heilung durch eine Beziehung mit Scarlett Johansson verspricht.