Diplômé de la Bronx High School of Science en 1984, Jon Favreau rejoint Tim Meadows, Mike Myers et Horatio Sanz dans la troupe d'improvisation Chicago's ImprovOlympic. Apparaissant pour la première fois à l'écran dans Hoffa (1992) de Danny DeVito, il multiplie les seconds rôles sous la direction d'Alan Rudolph (Mrs Parker et le cercle vicieux, 1994), Joel Schumacher (Batman forever, 1995), George Hickenlooper (Dogtown, 1997) et Mimi Leder (Deep impact, 1998).

Au fil des années, Jon Favreau fait de la comédie son genre de prédilection, tenant le haut de l'affiche de Swingers (1996), où il incarne un aspirant-acteur à la recherche du grand amour, Very bad things (1998), où il voit son enterrement de vie de garçon prendre une tournure pour le moins inattendue, et Love & sex (2000), dans lequel il s'éprend de la belle Famke Janssen. En 2003, il s'illustre en collègue avocat de Ben Affleck dans Daredevil puis accompagne un an plus tard Paul Bettany et Kirsten Dunst sur les courts de tennis de La Plus belle victoire.

Fort de son expérience d'acteur, il s'essaie en 2000 à la réalisation avec un premier long métrage, Made, dans lequel il donne la réplique à son compère Vince Vaughn. En 2002, il continue sur sa lancée en mettant en scène la comédie Elfe, l'histoire d'un drôle d'individu incarné par Will Ferrell, élevé chez des lutins et en quête de son géniteur naturel. Affirmant son goût pour les comédies familiales, il réalise Zathura : une aventure spatiale, la suite officieuse de Jumanji avec Tim Robbins dans le rôle principal.

En 2008, il réaffirme son goût pour les super-héros en mettant en scène Robert Downey Jr. dans l'adaptation du comic-book Marvel Iron Man qui remporte un grand succès. C'est pourquoi quatre comédies (en tant qu'acteur) plus tard (Tout... sauf en famille, I Love You, Man, Mission-G et Thérapie de couples), Jon Favreau retourne à la mise en scène pour offrir une suite aux fans de Tony Stark avec Iron Man 2. Deux ans plus tard, il propulse Harrison Ford et Daniel Craig au temps du far west pour l'adaptation du comic-book Cowboys & envahisseurs. Le succès n'est pas au rendez-vous.

Jon Favreau revient à la mise en scène pour le cinéma en 2014 avec un projet plus modeste, le culinaire #Chef dans lequel il joue le personnage principal, puis deux ans plus tard le blockbuster Le Livre de la jungle, une version live du célèbre classique de Disney. Parallèlement, le cinéaste reste très actif dans le domaine de la production cinématographique (Avengers et sa suite) et télévisuelle (la série Revolution).