JOEL EDGERTON è apparso in "The Great Gatsby" di Baz Luhrmann, riscuotendo un grande successo e vincendo il premio per il miglior attore non protagonista dell'Australian Film Academy e dell'Australian Film Critics per il ruolo di Tom Buchanan al fianco di Leonardo di Caprio, nel ruolo del protagonista.
Nel 2013 ha scritto, prodotto e recitato nel film "Felony", per la regia di Matthew Saville.
Nel 2012 è apparso nell'acclamato e premiato film drammatico "Zero Dark Thirty" della regista Kathryn Bigelow. Lo stesso anno ha recitato al fianco di Jennifer Garner in "The Odd Life of Timothy Green" di Peter Hedges.
Per il ruolo interpretato nel drammatico "Animal Kingdom" del regista David Michôd, ha vinto l'Australian Film Institute (AFI) Award come miglior attore non protagonista. Il film ha ottenuto il Premio della giuria al Sundance Film Festival nel 2010 e anche l'AFI per il miglior film e l'AFI Members' Choice Award.
Edgerton ha interpretato un ruolo di primo piano in "Life" di Anton Corbijn, sul fotografo della rivista Life Dennis Stock, "Black Mass" insieme a Johnny Depp e "Midnight Special" di Jeff Nichols, con Kirsten Dunst.
Ha anche recitato insieme a Natalie Portman in "Jane Got a Gun", film drammatico ambientato nel vecchio West, tornando a lavorare con il regista Gavin O'Connor. La prima collaborazione con O'Connor risale a "Warrior", film acclamato dalla critica che segue la vicenda di una famiglia disgregata, cointerpretato da Nick Nolte e Tom Hardy. Lo stesso anno ha preso parte con Mary Elizabeth Winstead a "La cosa" (The Thing), prequel del film cult di John Carpenter.
La sua filmografia comprende "The Square" diretto dal fratello Nash Edgerton, il film australiano "Acolytes", "Il respiro del diavolo - Whisper" con Josh Holloway, il thriller "Smokin' Aces", la commedia "Kinky Boots", "Star Wars: Episodio II - L'attacco dei cloni" (Star Wars: Episode II - Attack of the Clones) e "Star Wars: Episodio III - La vendetta dei Sith" (Episode III - Revenge of the Sith), entrambi di George Lucas.
Edgerton ha prestato la sua voce al film d'animazione "Il regno di Ga' Hoole - La leggenda dei guardiani" (Legend of the Guardians: The Owls of Ga'Hoole) di Zack Snyder e al cortometraggio candidato agli Academy Award "The Mysterious Geographic Explorations of Jasper Morello", in cui ha interpretato il protagonista.
Nel 2009 ha vestito i panni di Stanley Kowalski, al fianco di Cate Blanchett nel ruolo di Blanche DuBois, nell'acclamato allestimento della Sydney Theatre Company di "Un tram che si chiama desiderio" (A Streetcar Named Desire). A novembre di quello stesso anno la commedia è stata rappresentata in una serie di repliche da tutto esaurito al Kennedy Center, con alcune rappresentazioni alla Brooklyn Academy of Music (BAM) a dicembre.
Edgerton ha frequentato la Nepean Drama School a Sydney, prima d'iniziare a recitare con la Sydney Theatre Company ("Blackrock", "Third World Blues" e "Love for Love") e la Bell Shakespeare ("Enrico IV" - Henry IV). Sulle reti televisive australiane l'attore è noto per il ruolo di Will nella lunga serie "The Secret Life of Us", che gli è valso una candidatura a un AFI Award.