Après des études à l’Australian Academy of Performing Art, Jai Courney se fait connaitre du grand public en jouant dans les séries australiennes Packed to the Rafters et All Saints. En 2010, il entre dans l'arène et incarne le gladiateur Varro durant la première saison de Spartacus : Le sang des gladiateurs.

Au cinéma, la carrière de l’acteur démarre très vite : après avoir obtenu un petit rôle dans Stone Bros. de Richard Frankland en 2009, il décroche un laissez-passer pour Hollywood et joue aux côtés de Tom Cruise dans Jack Reacher. Propulsé à l’affiche d’un des films d’action les plus attendus de l’année 2012, le destin semble favorable au jeune acteur, puisqu’il prête également ses traits au fils de Bruce Willis dans Die Hard : belle journée pour mourir, le cinquième volet de l'incontournable saga.

Visiblement à l’aise dans les blockbusters, Jai Courtney intègre successivement la saga à succès Divergente, puis tente de redonner du souffle au reboot Terminator Genisys en endossant le rôle de Kyle Reese. Entre temps, il prend part à deux films se déroulant dans le passé mis en scène par des comédiens prestigieux : Invincible d'Angelina Jolie et La promesse d'une vie, premier long métrage de fiction réalisé par Russell Crowe.

L’année 2016 marque son entrée dans l’univers des super-héros ou plutôt des super-vilains puisque l’acteur est choisi pour donner vie à Boomerang, membre de la controversée Suicide Squad. Un personnage qu'il reprend en 2021 pour les besoins de la suite du blockbuster, The Suicide Squad. Entre les deux, l'Australien joue un jeune soldat allemand dans le thriller d'espionnage Trahisons, un policier intègre cherchant à faire évader son frère de prison dans Brothers in Arms et un agent du FBI qui en a après Liam Neeson dans The Good Criminal.

Parallèlement, Jai Courtney goûte aux joies du petit écran avec la mini-série Netflix Stateless. Créé par Cate Blanchett, ce programme s'attaque à la politique d'immigration en Australie via quatre personnages qui se retrouvent coincés dans un centre de détention pour immigrés.