Joseph-Gordon Lewitt 1981. február 17-én született Los Angelesben. Nagyapja a filmrendező Michael Gordon, szülei a Pacifica Radio (KPFK-FM) munkatársai voltak. Egy bátyja volt, Daniel Gordon-Levitt, aki 2010-ben hunyt el. Gyerekként már musicalekben és reklámokban szerepelt, majd hatévesen korában televíziós karrierje is beindult. 1994-ben egy Disney-filmben, az Angyalok a pályánban láthattuk, 1996-tól pedig hat évadon keresztül az Űrbalekok (3rd Rock from the Sun) című sci-fi komédiasorozatban játszott. 1999-ben a 10 dolog, amit utálok benned című romantikus komédiában kapott szerepet, melyben olyan színészek oldalán játszott, mint Heath Ledger és Julia Stiles. 2000-ben Hewitt beiratkozott a Columbia Egyetem történelmet és irodalom szakára, és csak 2004-ben tért vissza a filmezéshez. Ezután következtek igazán jó szerepei: a 2004-es Titokzatos bőrben egy stricit alakít, aki gyerekkorában molesztálás áldozata volt. A Beépülve (2005) című filmet követően a kritikusok figyelmét A kulcsfigura (2007) egyik főszerepével hívta fel magára, de szintén jó visszhangja volt a párkapcsolati drámának, az 500 nap nyárnak is, melyben Zooey Deschanel partnereként láthattuk. A filmben nyújtott alakításáért Golden Globe-ra jelölték. A sikeres akciófilm, a 2009-es G. I. Joe: A Kobra árnyéka után Christopher Nolan mozijában, az Eredetben (2010) kapott szerepet Leonardo DiCaprio segédjként. Ugyancsak kritikai elismerés övezte a 2011-es Fifti-fiftit is, melyben egy rákbeteg fiút alakít. 2012-ben ismét Christopher Nolannal dolgozhatott, a kultikussá váló Batman-filmben; A sötét lovag: Felemelkedésben egy fiatal rendőr szerepében tűnt fel. 2012-ben Bruce Willis oldalán kapott szerepet a Looper - A jövő gyilkosa című sc-fiben, majd Steven Spielberg életrajzi filmjében, az Oscar-díjas Lincolnban is láthattuk. Lewitt 2013-ban rendezőként debütált a Don Jonnal, melyet maga írt, rendezett, és melyben szerepet is vállalt Scarlett Johansson és Julianne Moore társaságában. A film a szakma és a közönség körében is pozitív fogadtatásban részesült.