Né au Canada, Michael Cera débute sa carrière d'acteur dès sa onzième année autant à la télévision qu'au cinéma où il tourne notamment sous la direction de George Clooney dans Confessions d'un homme dangereux. Il connaît alors son premier succès à partir de 2003 dans la série Arrested Development où il cultive déjà son personnage de jeune homme timide et naïf.

Tout en poursuivant sa carrière télévisuelle, il se tourne inévitablement vers le cinéma où il s'épanouit avant tout dans la comédie, comme dans SuperGrave, produit par Judd Apatow. Le jeune acteur dévoile par ailleurs une véritable sensibilité dans Juno, en petit ami un brin loser, face à Ellen Page. Sa prestation lui vaut alors de figurer parmi les valeurs montantes du cinéma indépendant américain (Une nuit à New York). Il n'en oublie pas pour autant l'humour potache qu'il affectionne puisqu'il incarne le compère de Jack Black dans L'An 1 : des débuts difficiles en 2009. Toujours à l'aise dans des rôles d'adolescents à tendance geek, il fait sa crise d'ado en se créant un double rebelle et maléfique dans Be Bad !.

Hollywood lui fait désormais les yeux doux. En 2010, il se voit confier le rôle principal de la super production vitaminée Scott Pilgrim vs. the World où, de nouveau prêt à tout pour conquérir celle qu'il aime, il est confronté aux anciens petits amis de celle-ci. Fort de ce succès, le Canadien participe ensuite, dans les années suivantes, à plusieurs comédies souvent peu connues en France (et aux côtés de personnes qu'il connaît bien), à l'image de Crystal Fairy (2013), C'est la fin (id.), A Very Murray Christmas (2015) ou encore Manhattan Stories (id.). S'il prend essentiellement part à des films comiques, Michael Cera goûte aussi au drame via Gloria Bell (2018), ainsi qu'au thriller avec Magic Magic (id.). 

Parallèlement, le comédien est actif au niveau du doublage, comme ses prestations dans Childrens Hospital, Lego Batman, le film, Samouraï Academy et Scott Pilgrim prend son envol en témoignent. Aimant apparaître furtivement dans des séries (Twin Peaks: The Return, Weird City, At Home with Amy Sedaris, Black Mirror et Life & Beth), le natif de Brampton n'en oublie pas le cinéma. Il est ainsi à l'affiche du bipoic Le Grand jeu (2018), du drame Tyrel (id.), de la très lucrative comédie Barbie (2023) et du déjanté Dream Scenario (id.).