Etudiant d'art dramatique à l'Institut Lee Strasberg à New-York, Scott Cooper commence une carrière de comédien sur deux médias en 1999, tout d'abord dans un épisode de la saison 7 de la série X-files et dans le film Austin Powers - L'espion qui m'a tirée. Par la suite, il enchaîne les petits rôles dans des films et retrouve à plusieurs reprises celui qui devient son mentor : Robert Duvall, avec qui il joue notamment dans Gods and Generals (2003) sur la guerre de Sécession puis dans Le Grand jour (2009) aux côtés de Bill Murray.

2009 marque un tournant pour le comédien qui signe son premier scénario avec For Sale by Owner. Il tient le rôle-titre dans ce film réalisé par Robert J. Wilson avec qui il avait travaillé sur Rain (2003). Mais c'est surtout cette année-là qu'il réalise son premier long métrage, Crazy Heart dont il signe le script adapté du roman de Thomas Cobb. Le film est un succès critique et remporte de nombreux prix dont l'Oscar du Meilleur Acteur pour Jeff Bridges et celui de la Meilleure Chanson Originale.

Mettant de côté sa carrière d'acteur, Cooper se concentre sur l'écriture et la réalisation. De nombreux projets s'offrent à lui et son nom est souvent sur les listes des majors qui cherchent un réalisateur pour leurs plus gros projets. En 2013, il réalise son deuxième long métrage, Les Brasiers de la Colère, toujours sur son propre scénario et réussit à assembler un casting impressionnant composé entre autres de Christian Bale, Casey Affleck et Woody Harrelson.

Pour son nouveau film Strictly Criminal, Scott Cooper ressemble là encore un casting de premier plan. Le long métrage raconte l'histoire du véritable caïd de la pègre bostonienne Whitey Bulger (qui inspira le personnage de Jack Nicholson dans Les Infiltrés). Méconnaissable, Johnny Depp se glisse dans la peau de ce criminel hors normes qui fit pendant longtemps partie de la liste des dix personnes les plus recherchées par le FBI.

Deux ans plus tard, le metteur en scène change de registre avec le violent western Hostiles, pour lequel il fait à nouveau appel à Christian Bale dans la peau du personnage principal. Le film obtient globalement un bon accueil critique mais ne réalise que 37 millions de dollars de recettes mondiales pour un budget de 39 millions. En 2021, Scott Cooper revient avec Affamés, un film d'horreur adapté de la nouvelle "The Quiet Boy" de Nick Antosca et produit par Guillermo del Toro.