Nascido numa cidade do interior da Bahia, filho de um militar da Aeronáutica e de uma dona de casa, Wagner Moura começou a se dedicar ao teatro ainda na adolescência. Moura chegou a se formar em Jornalismo, porém seu real ofício sempre foi atuar.

Seu primeiro grande sucesso no teatro foi a peça "A Máquina", em 2000. No mesmo ano, após participar de dois curtas, Moura estreou nos cinemas com um pequeno papel em Sabor da Paixão, que trazia a estrela espanhola Penélope Cruz no elenco.

Depois de outras participações em filmes como Abril Despedaçado (2001) e As Três Marias (2002), o ano de 2003 foi bem agitado para o ator, que marcou presença em quatro lançamentos, entre eles o drama Carandiru, onde interpretou o presidiário Zico, e a comédia Deus é Brasileiro, no papel um divertido pescador que se torna amigo pessoal de Deus (vivido por Antônio Fagundes).

Mesmo se consolidando como ator de cinema, Moura não deixou de marcar presença na TV, onde participou de séries e novelas como Sexo Frágil (2003), JK (2006) e Paraíso Tropical (2007).

Em 2007, já desfrutando de prestígio e fama, Moura interpretou o impetuoso e polêmico Capitão Nascimento no bem sucedido Tropa de Elite, de José Padilha. O filme obteve uma imensa repercussão dentro e fora do Brasil e foi premiado com o Urso de Ouro de Melhor Filme no Festival de Berlim. Moura voltaria a dar vida a Nascimento, promovido à Coronel, em Tropa de Elite 2, que teve uma recepção ainda melhor do que a de seu antecessor. O longa foi exaltado pela crítica e bateu recordes de bilheteria, levando mais de 11 milhões de brasileiros aos cinemas.

Após ser muito sondado por produtores estrangeiros, Wagner Moura fez sua estreia em uma grande produção de Hollywood na ficção científica Elysium (2013), onde contracenou com Matt Damon e Jodie Foster. 

Em 2025, seu papel no filme O Agente Secreto marcou ainda mais sua carreira, garantindo o prêmio na categoria Melhor Ator pelo New York Film Critics Circle Awards (NYFCC, prêmio do Círculo de Críticos de Nova York) e uma indicação ao Globo de Ouro 2026 na categoria Melhor Ator - Drama.