Né en Australie, Anthony LaPaglia déménage à 30 ans aux Etats-Unis où il travaille d'abord comme enseignant avant d'obtenir ses premiers petits rôles à la télévision.

Il tourne pour la première fois au cinéma en 1987 dans Sur le fil du rasoir aux côtés de Sharon Stone puis dans Esclaves de New York, sous la direction de James Ivory. S'en suivront une série de petits rôles principalement d'Italiens mafieux à l'image du Mariage de Betsy. Mais, son naturel séduit et il apparaît au début des années 90 dans des rôles de plus en plus importants notamment dans la saga newyorkaise 29th street, le thriller Intimes Confessions ou le film d'horreur Innocent blood.

S'il est souvent cantonné aux mêmes types de personnages (le policier ou le mafieux italien) dans les productions américaines, Anthony LaPaglia touve ses plus beaux rôles dans son pays d'origine, l'Australie. Il y est, d'ailleurs, salué par la critique pour The Custodian, The Bank et surtout Lantana pour lequel il reçoit un Australian Film Institute Award du Meilleur acteur.

En 2002, après avoir tourné sous la direction de Woody Allen (Accords et desaccords), Spike Lee (Summer of Sam) ou Billy Crystal (Mafia blues 2 - la rechute), il endosse le costume de l'agent du FBI Jack Malone pour la première saison de la série télévisé FBI : portés disparus. La série rencontre un immense succès. Grâce à ce rôle, Anthony LaPaglia acquiert une reconnaissance internationale et remporte un Golden Globe en 2003.

Figure centrale de FBI : portés disparus, Anthony LaPaglia se fait logiquement plus rare au cinéma... mais trouve le temps pour quelques apparitions vocales. Il prête ainsi sa voix aux films d'animation Happy Feet (2006) et Le Sens de la vie pour 9.99$ (2009).