Jest amerykańskim aktorem. Otrzymał wiele wyróżnień, w tym nominacje do nagrody Złotego Globu dla najlepszego aktora w filmie muzycznym lub komediowym za główne role w filmach 500 dni lata (2009) i 50/50 (2011). Jest założycielem internetowej platformy medialnej HitRecord, której projekty, takie jak HitRecord on TV (2014-15) i Create Together (2020), przyniosły mu dwie nagrody Primetime Emmy w kategorii Outstanding Interactive Program.
Urodzony w Los Angeles w żydowskiej rodzinie, Gordon-Levitt rozpoczął karierę aktorską jako dziecko, występując w filmach A River Runs Through It (1992), Holy Matrimony (1994) i Angels in the Outfield (1994), które przyniosły mu nagrodę Young Artist Award i nominację do Saturn Award. Zagrał rolę Tommy'ego Solomona w serialu telewizyjnym 3rd Rock from the Sun (1996-2001). Zagrał drugoplanową rolę w 10 rzeczach, których w tobie nienawidzę (1999) i był głosem Jima Hawkinsa w animowanej planecie skarbów Disneya (2002), zanim zrobił sobie przerwę od aktorstwa, aby studiować na Uniwersytecie Columbia, ale porzucił ją w 2004 roku, aby wznowić karierę aktorską.
Od czasu powrotu do aktorstwa Gordon-Levitt zagrał w filmach Manic (2001), Mysterious Skin (2004), Brick (2005), G.I. Joe: The Rise of Cobra (2009), Incepcja (2010), Mroczny Rycerz powstaje (2012), Looper (2012) i Lincoln (2012). Wcielił się w postać Philippe'a Petita w wyreżyserowanym przez Roberta Zemeckisa filmie The Walk (2015) oraz demaskatora Edwarda Snowdena w filmie Olivera Stone'a Snowden (2016). W 2020 roku zagrał drugoplanową rolę w dramacie prawniczym The Trial of the Chicago 7.
W 2013 roku napisał i wyreżyserował komediodramat Don Jon, który został wydany z pozytywnymi recenzjami i przyniósł mu nominację do Independent Spirit Award za najlepszy pierwszy scenariusz. Wcześniej wyreżyserował i zmontował dwa filmy krótkometrażowe, oba wydane w 2010 roku: Morgan M. Morgansen's Date with Destiny oraz Morgan and Destiny's Eleventeenth Date: Zeppelin Zoo. W 2021 roku napisał, wyreżyserował i zagrał w serialu komediodramatycznym Mr. Corman na Apple TV+.