Né à Adélaïde en Australie, Kodi Smit-McPhee a grandi dans une famille de comédiens, avec un père, Andy, et une soeur, Sianoa, eux aussi acteurs. Il n'est donc pas étonnant de le voir fouler les planches dès 9 ans dans une adaptation musicale de Walkabout, le roman de James Vance Marshall (qui donna également au cinéma La Randonnée de Nicolas Roeg).
L'année suivante, il décroche des rôles secondaires dans des courts-métrages, téléfilms et séries télévisées et se fait rapidement repérer puisqu'en 2007, sa performance dans Romulus, my father lui permet de décrocher l'AFI Best Young Actor Award. Ce drame familial marque ses débuts au cinéma et lui permet de partager l'affiche avec son compatriote Eric Bana.
Mais c'est deux ans plus tard qu'il se fait connaître du grand public en incarnant le fils de Viggo Mortensen dans le film d'anticipation La Route, d'après le best-seller de Cormac McCarthy. Situé dans un monde post-apocalyptique, le long-métrage suit un père et son enfant livrés à eux-mêmes, tentant de survivre à la barbarie qui les entoure. Choisi, d'après son partenaire de jeu, pour son innocence et sa sagesse, Kodi Smit-McPhee apparaît ensuite dans Laisse-moi entrer, remake du film de vampires suédois Morse. Il y donne la réplique à une jeune actrice montante, Chloë Grace Moretz.
En 2012, il s'essaie pour la première fois au doublage avec L'Étrange Pouvoir de Norman du studio Laïka, à qui l'on doit Coraline. Une fois les zombies vaincus, il est tour à tour le fils de Robin Wright dans l'hallucinatoire Le Congrès et celui de Michael Shannon dans le drame de SF Young Ones. Après le western néo-zélandais Slow West (inédit en France), il enchaîne les blockbusters : il est à l'affiche en 2014 de La Planète des singes : l'affrontement, qui marque ses retrouvailles avec Matt Reeves, puis de X-Men: Apocalypse en 2016 où il est le mutant à la peau et fourrure bleues, Diablo (Nightcrawler en VO).
Avant de le retrouver l'an prochain dans X-Men: Dark Phoenix, il est en tête d'affiche d'Alpha, à la fois survival et récit initiatique se déroulant durant la Préhistoire. Fils d'un chef de tribu, Kodi Smit-McPhee est contraint de se dépasser au sein d'une nature hostile lorsqu'il est laissé pour mort et abandonné par ses semblables. Reposant en grande partie sur les épaules de son interprète principal, Alpha marque le passage du jeune acteur vers des rôles plus adultes et physiques.