Joseph Leonard Gordon-Levitt 17 Şubat 1981'de Los Angeles, Kaliforniya'da Jane Gordon ve Dennis Levitt'in çocuğu olarak dünyaya geldi. Joseph, Ekim 2010'da vefat eden ağabeyi Dan Gordon-Levitt ile birlikte Yahudi bir ailede büyüdü. Anne ve babası Pacifica Radyo istasyonu KPFK-FM'de çalışıyordu ve anne tarafından büyükbabası Michael Gordon tanınmış bir film yönetmeniydi. Joseph ilk olarak NBC'nin ödüllü komedi dizisi 3rd Rock from the Sun'daki (1996) başrolüyle tanındı. Dizideki altı sezonu boyunca iki YoungStar Ödülü kazandı ve ayrıca Komedi Dizisi Topluluğu tarafından Üstün Performans dalında üç Screen Actors Guild Award® adaylığını paylaştı.Joseph, televizyondaki başarısından önce uzun metrajlı filmlerde istikrarlı bir şekilde çalışmıştı. Kariyerinin başlarında, Robert Redford'un Bizi Ayıran Nehir (1992) adlı dramasındaki ilk önemli rolüyle Genç Sanatçı Ödülü kazandı. 1990'larda ayrıca Angels in the Outfield (1994), Tuzak (1996), iyi eleştiriler alan bir slasher devam filmi olan Halloween 7 - Korku Bayramı (1998) ve bir gençlik komedisi klasiği haline gelen Heath Ledger ile birlikte oynadığı Senden Nefret Etmemin 10 Sebebi (1999) filmlerinde rol aldı.3rd Rock'taki çalışmasının ardından Joseph, Columbia Üniversitesi'ne gitmek için oyunculuğa ara verdi. 2000'li yılların başında, televizyon ve film komedilerindeki yardımcı rol kalıplarını kırarak, Don Cheadle ile birlikte Manic (2001); yazar/yönetmen Gregg Araki için Tenin Gizemi (2004); Rian Johnson'ödüllü ilk filmi dramatik gerilim Asi Gençlik (2005) (2005); Lee Daniels'ın Shadowboxer (2005); Scott Frank'ın ilk yönetmenlik denemesi olan suç draması Gözcü (2007); John Madden'ın Diane Lane ve Mickey Rourke ile oynadığı Killshot (2008); Spike Lee'nin II. Anna Mucizesi (2008); ve Kimberly Peirce yönetmenliğinde Ryan Phillippe ile birlikte rol aldığı tartışmalı drama Görev Uğruna (2008). 2009 yılına gelindiğinde Joseph, Altın Küre, Bağımsız Ruh Ödülü ve Halkın Seçimi Ödülü adaylıkları aldığı, Zooey Deschanel'in de rol aldığı Marc Webb'in komedi-draması Aşkın (500) Günü (2009) filmindeki Altın Küre adayı rolüyle yeni nesil başrol oyuncularından biri olarak resmen yerini aldı. Ayrıca Elmore Leonard'ın kısa öyküsü Sparks'ı (2009) yönetmenliğini yaptığı 24 dakikalık bir kısa filme uyarladı ve Sundance Film Festivali'nde gösterildi.10 yıla girerken bağımsız dram Hesher'ın (2010) başrolünü üstlendi ve Christopher Nolan'ın Leonardo DiCaprio, Marion Cotillard ve Elliot Page'in de rol aldığı Başlangıç (2010) filminde bir aksiyon yıldızı olarak kendini kanıtladı. Hem bağımsız hem de Hollywood filmlerini dengeleyen Joseph, Jonathan Levine'in yönettiği ve Seth Rogen, Anna Kendrick ve Bryce Dallas Howard'ın da rol aldığı kanser draması Şansa Bak (2011) ile bir kez daha Altın Küre'ye aday gösterildi. Yönetmen Nolan'la Batman serisinin üçüncü ve son filmi olan Kara Şövalye Yükseliyor'da (2012) tekrar çalıştı ve bu filmle En Sevilen Erkek Oyuncu dalında People's Choice Ödülü'ne aday gösterildi; David Koepp'in yönettiği Acil Teslimat (2012) ve Brick filminin yönetmeni Rian Johnson'la tekrar bir araya geldiği Tetikçiler'de (2012) Bruce Willis ve Emily Blunt'la başrolleri paylaştı. Yılın sonunda, Steven Spielberg'in Oscar adayı Lincoln (2012) filminde Daniel Day-Lewis ve Sally Field ile birlikte Abraham Lincoln'ün oğlu Robert'ı canlandırdı.2013'te Gordon-Levitt, senaryosunu yazdığı ve eleştirmenlerce beğenilen ilk uzun metrajlı yönetmenlik denemesi Kalbim Sende'de (2013) Scarlett Johansson ve Julianne Moore ile birlikte rol aldı. Filmle "En İyi İlk Senaryo" dalında Bağımsız Ruh Ödülü'ne aday gösterildi. Ayrıca Hayao Miyazaki'nin Oscar adayı animasyon filmi Rüzgar Yükseliyor'un (2013) 2014 İngilizce versiyonunda Jiro Horikoshi'yi seslendirdi ve Robert Rodriguez ve Frank Miller'ın Günah Şehri: Uğruna Öldürülecek Kadın (2014) filminde Miller'ın film için yarattığı bir karakter olan Johnny'yi canlandırdı. 2015 yılında Robert Zemeckis'in yönettiği ve Philippe Pettit'i canlandırdığı Tehlikeli Yürüyüş (2015) filminde rol aldı ve 2016 yılında Oliver Stone'un Snowden (2016) filminde başrol oynadı.Joseph, Netflix için Jamie Foxx ile birlikte rol aldığı Henry Joost/Ariel Schulman bilim kurgu filmi Proje (2020) ve Patrick Vollarth tarafından yazılıp yönetilen bağımsız gerilim filmi 7500'ün (2019) prodüksiyonunu tamamladı. Diğer projeleri arasında, Aaron Sorkin'in Şikago Yedilisi'nin Yargılanması (2020) filminde avukat Richard Schultz'u canlandıracak ve Fraggle Rock da dahil olmak üzere çeşitli uzun metrajlı filmlerde geliştirme aşamasında.Joseph ayrıca açık bir işbirlikçi prodüksiyon olan hitRECord'u kurdu ve yönetiyor. hitRECord, internet bağlantısı olan herkesin kayıtlarını yükleyebileceği, başkalarının kayıtlarını indirip remiksleyebileceği ve birlikte projeler üzerinde çalışabileceği web sitelerini kullanarak kolektif olarak sanat ve medya yaratıyor ve geliştiriyor. Bu RECord'ların sonuçları üretildiğinde ve kâr sağladığında, hitRECord kârı nihai üretime katkıda bulunan herkesle yarı yarıya paylaşıyor. hitRECord kitaplar yayınladı, albümler çıkardı, turneye çıktı ve çalışmalarını Sundance ve TIFF gibi büyük festivallerde sergiledi. Kısa filmler, canlı performanslar, müzik, animasyon, sohbet ve daha fazlasını içeren yarım saatlik çeşitli program, "Joseph Gordon-Levitt ile TV'de Hit Record," İnteraktif Medyada Yaratıcı Başarı - Sosyal TV Deneyimi dalında Emmy Ödülü kazandı. hitRECord'un projesi, "Band Together with Logic," Grammy adayı rapçi Logic'in yaratıcı sürecini daha önce hiç olmadığı kadar açtığı ve dünyayı orijinal bir şarkı ve müzik videosunda onunla işbirliği yapmaya davet ettiği bir saatlik bir YouTube Originals özel programıdır.2016 yılında ACLU, Gordon-Levitt'i çeşitlilik çabalarını ilerlettiği, ifade özgürlüğünü teşvik ettiği, kadınları güçlendirdiği ve tüm Amerikalılar için sivil hakları ve özgürlükleri desteklediği için yıllık Bill of Rights Ödülü ile onurlandırdı.