Né en Angleterre, Christopher Eccleston étudie à la Central School of Speech and Drama de Londres. Il fait ses débuts de comédien sur des scènes prestigieuses telles que l'Old Vic de Bristol ou encore le Royal Court Theatre. En 1991, Peter Medak lui offre son premier rôle au cinéma dans L'Age de vivre, mais c'est Petits Meurtres entre amis qui le révèle en 1994 - une comédie cynique sur l'amitié et l'argent couronnée d'un Bafta en 1995 qui propulse également Ewan McGregor et le réalisateur Danny Boyle sur le devant de la scène.

Ses débuts de carrière alternent apparitions télévisuelles locales (Cracker, Our Friends In The North) avec des rôles de plus en plus importants sur grand écran. Au cinéma, il s'illustre dans l'Angleterre du XIXe siècle avec Jude (1996, Michael Winterbottom), drame adapté de l'ultime roman de Thomas Hardy, puis est tour à tour duc de Norfolk dans la fresque historique Elizabeth (1998, Shekhar Kapur), chef de projet de l'hallucinant eXistenZ (1999, David Cronenberg), compagnon de vie de Debla Kirwan dans With or Without You (id., à nouveau dirigé par Michael Winterbottom) et rabbin dans Sonia Horowitz, l'insoumise (2000, Boaz Yakin).

Cette année 2000 le voit passer du petit film intimiste britannique à la superproduction Hollywoodienne dans 60 secondes chrono, où il cotoie Angelina Jolie et Nicolas Cage (2000, Dominic Sena), puis faire une incursion dans l'inquiétant Les Autres d'Alejandro Amenábar (2001). Passant avec aisance d'un registre à l'autre, il enchaîne les rôles à la télévision (Strumpet, Othello, The King and Us), se tâte au rock 'n' roll pour son compère Michael Winterbottom (24 Hour Party People, 2002), revient au XIXe siècle dans Dina (id., Ole Borneal), embarque auprès de Jordana Brewster dans un voyage initiatique (The Invisible Circus, 2003) avant de radicalement changer de décor et d'époque dans l'horrifique 28 jours plus tard (id.), pour lequel il retrouve Danny Boyle.

En 2005, sa côte de popularité fait un bond en avant lorsqu'il accepte de prêter ses traits à la neuvième incarnation du Doctor, héros de la série fantastique Doctor Who, véritable institution en Grande Bretagne sujette cette année-là à un reboot. Mais dès l'année suivante, il laisse la clé du Tardis à David Tennant et traverse l'Atlantique pour jouer dans quelques épisodes d'Heroes (2007).

Il s'oppose ensuite à Channing Tatum dans le premier opus de G.I. Joe (2009), puis disparaît aux côtés d'Hilary Swank dans Amelia, un drame tiré de l'histoire vraie de l'aviatrice Amelia Earhart (2010, Mira Nair). Cette même année, il s'illustre sur la BBC, affublé de lunettes rondes, dans les habits immaculés du grand John Lennon pour les besoins de Lennon Naked, puis se voit attribuer un Emmy Award pour son rôle dans le pilote de la série Accused (id.). Attaché au petit écran, il joue en 2011 dans la série chorale The Shadow Line et tient l'affiche de la mini-série Blackout sur Los Angeles.

Côté cinéma, Christopher Eccleston s'affiche deux ans plus tard dans la comédie dramatique Song for Marion où il interprète le rejeton de Terence Stamp, et dans la suite de Thor, où il endosse le costume du super-vilain Malekith le Maudit.