Começando sua carreira de ator ainda criança, Joseph Gordon-Levitt participou de diversos comerciais e programas de televisão antes de conseguir seu primeiro papel no cinema, em Beethoven, o Magnífico (1991). Mesmo assim, foram as séries de TV que o tornaram famoso, especialmente 3rd Rock From The Sun (1996-2001), pelo qual recebeu diversos prêmios.

Chegando à adolescência, ele começou a se dedicar às comédias e romances, como 10 Coisas que Eu Odeio em Você (1999) e Eternamente Lulu (2000). O sombrio Mistérios da Carne (2005) provou ao mundo seu talento dramático, e desde então Gordon-Levitt conseguiu papéis em filmes maiores, como (500) Dias com Ela (2009), A Origem (2010), de Christopher Nolan, e 50% (2011).

Com o sucesso destas produções, ele começa a ser solicitado por grandes diretores. Christopher Nolan chama-o novamente para Batman - O Cavaleiro das Trevas Ressurge (2012) e Steven Spielberg convida-o a participar de Lincoln (2012). Ambicioso, ele também experimenta as grandes produções de ação em Looper (2012) e passa à direção com a comédia Don Jon's Addiction (2013), que traz no elenco grandes nomes como Scarlett Johansson e Julianne Moore.