Corey Stoll commence à jouer au théâtre, après avoir terminé sa formation théorique à l’école d’art dramatique Long Lake Camp for The Arts. Le jeune new-yorkais participe à un court-métrage, afin d’appréhender la caméra, avant d’obtenir en 2004 un petit rôle dans Les experts et d’autres grandes productions américaines télévisuelles du moment, telles que New York Police Blues, Alias, Numb3rs, ou encore Urgences.
Ses premières expériences sur le petit écran lui permettent de se faire une place au cinéma dans L'affaire Josey Aimes, avec Charlize Theron, Sean Bean et Jeremy Renner. Sur cette lancée, il rejoint le prestigieux casting de Slevin, réalisé par Paul McGuigan (Sherlock, Devious Maids), avec notamment Josh Hartnett, Bruce Willis et Morgan Freeman. L’année suivante, il interprète un sergent dans le thriller fantastique Le Nombre 23, de Joel Schumacher, aux côtés de Jim Carrey.
Sa réputation s’affirmant, il oscille entre petit et grand écran. Le comédien participe alors en 2009 à un épisode de The Good Wife, et campe le détective Tomas "TJ" Jaruszalski dans l’unique saison de Los Angeles Police Judiciaire, spin-off de Law and Order, dont l’action se déroule, comme l’indique le titre, dans la "Cité des Anges". Le jeune homme apparaît également dans le glamour Salt porté par Angelina Jolie, ainsi que dans Minuit à Paris, du cinéaste Woody Allen, dans lequel il incarne le célèbre auteur et journaliste Ernest Hemingway.
Le comédien donne la réplique à Owen Wilson dans Minuit à Paris...
Stoll retrouve ensuite en 2012 Jeremy Renner, dans le quatrième volet de la franchise d’action survitaminée Jason Bourne, et décroche un rôle régulier dans la première saison du show House of Cards, mené par le grand Kevin Spacey. Il y joue Peter Russo, un membre du Congrès élu démocrate, qui a quelques soucis avec l’alcool et la drogue. Sa performance lui vaut une nomination aux Golden Globe Awards en 2013.
Après un retour sur le grand écran en 2014 dans le nerveux Non-Stop, avec en vedette Liam Neeson, et un passage éclair dans la quatrième saison de Homeland face à Claire Danes, l’acteur américain décroche de nouveau un rôle régulier à la télévision, mais cette fois-ci dans un tout autre genre : l’horreur. En jouant le docteur Ephraim Goodweather dans The Strain de Guillermo del Toro, l’artiste dévoile une facette plus sombre de sa personnalité. Enquêteur au sein du Centre de contrôle et prévention des maladies, le scientifique multiplie les efforts pour empêcher un mystérieux virus de se propager et sauver l’espèce humaine, menacée par d’étranges vampires. Son interprétation et le "buzz" médiatique autour de la série l’exposent sous les feux de l’actualité.
...incarne le rugueux Austin dans Non-Stop...
Le comédien est alors propulsé dans des productions toujours plus importantes, tout en continuant de donner la réplique à des stars hollywoodiennes. Il est notamment à l’affiche d’une comédie signé Shawn Levy intitulée This Is Where I Leave You. Il y interprète l’un des frères Foxman dont le père est décédé.
L’année 2015 marque une ascension fulgurante dans sa carrière cinématographique lorsqu’il se glisse dans le costume jaune de Darren Cross alias "Yellowjacket", l’ennemi juré de Ant-Man, dans le blockbuster super-héroïque éponyme réalisé par Peyton Reed. Avec sa carrure d'athlète (il mesure 1m87) et les pouvoirs de sa combinaison, le natif de New-York donne du fil à retordre à l'Homme-Fourmi incarné ici par Paul Rudd.
...et combat Ant-Man dans la peau du super-vilain Yellowjacket.
Corey Stoll est Yellowjacket dans Ant-Man.
Corey Stoll et Tina Fey dans This Is Where I Leave You.
Corey Stoll incarne Yellowjacket dans Ant-Man.
Corey Stoll et Jason Bateman dans This Is Where I Leave You.
Corey Stoll interprète Yellowjacket dans Ant-Man.
Corey Stoll dans The Strain.
Corey Stoll dans le costume de Yellowjacket pour Ant-Man.
Corey Stoll dans The Strain.
Corey Stoll et Kevin Spacey dans House of Cards.
Corey Stoll incarne le super-vilain Yellowjacket dans Ant-Man.
Corey Stoll et Skeet Ulrich dans Los Angeles Police Judiciaire.
Corey Stoll interprète Sandy Bachman dans Homeland.
Corey Stoll et David Bradley dans The Strain.
Corey Stoll dans Los Angeles Police Judiciaire.
Corey Stoll interprète Patrick Russo dans House of Cards.