Ses études de commerce ne semblaient pas le destiner à une carrière de comédien, mais c'est pourtant la voie que choisit Justin Chatwin, lorsqu'il fait sa première apparition sur grand écran en 2001 dans la comédie Josie et les Pussycats. Davantage visible à la télévision qu'au cinéma, le comédien y revient en 2002 grâce à Taking lives, destins violés, après des apparitions dans les séries Smallville ou Disparition, créées par Steven Spielberg.
Ce même Steven Spielberg qui lui offre, en 2004, l'un de ses rôles les plus mémorables : celui du fils de Tom Cruise dans la nouvelle version de La Guerre des mondes réalisée par le papa d'E.T. Un long métrage qui donne à Justin Chatwin le goût du fantastique, puisqu'il joue ensuite dans Lost, les disparus ou Invisible, avant d'enfiler la tunique orange d'une icône du manga, Sangoku, dans le Dragonball Evolution de James Wong en 2009.