Après une enfance perturbée en Irlande, Jonathan Rhys-Meyer est repéré à l'âge de 16 ans pour jouer dans La Guerre des boutons, ca recommence. Il n'obtient pas le rôle et décide d'abandonner ses projets de carrière. Repéré dans une publicité, il décroche cette fois un petit rôle dans Un homme sans importance (1994) aux côtés d'Albert Finney.

Sa carrière se poursuit en 1996 lorsqu'il est repéré par le réalisateur Neil Jordan, qui le considère comme le "nouveau Tom cruise", et le choisit pour incarner l'assasin de Liam Neeson dans Michael Collins. Il apparaît ensuite de manière constante au cinéma enchaînant des films très différents : The Maker (1997) de Tim Hunter avec Matthew Modine où il incarne un adolescent criminel, B. Monkey (1998) et Titus (1999) où il donne respectivement la réplique à Asia Argento et Rupert Everett d'une part, Anthony Hopkins et Jessica Lange d'autre part.

Sa performance saluée de rockstar dans Velvet goldmine lui permet de choisir ses films plus librement. Il incarne le petit ami de Keira Knightley dans Joue-la comme Beckham (2002), un succès en Grande-Bretagne, le mari volage de Romola Garai dans Vanity fair, la foire aux vanités (2004) et crève l'écran dans Match point de Woody Allen, dans le rôle d'un homme incapable d'assumer ses choix.

S'il effectue une brève apparition face à Tom Cruise dans le blockbuster Mission: Impossible III, il va connaître ses plus gros succès à la télévision. Il prête d'abord ses traits à Elvis Presley dans un téléfilm qui lui permet de remporter un Golden Globe. Puis il connaît la consécration avec la série The Tudors où son interprétation du roi Henry VIII est particulièrement remarquée. Le jeune acteur n'en oublie pourtant pas le grand écran et s'offre notamment en 2010 une petite récréation dans le film d'action From Paris With Love aux côtés de John Travolta.