Originaire du Pays de Galles, Christian Bale apparaît dès l'âge de 8 ans dans des spots publicitaires et fait à 10 ans ses débuts d'acteur, en jouant au théâtre dans The Nerd, aux côtés de Rowan Atkinson. En 1987, il tourne son premier film, le conte fantastique Mio Min Mio et décroche le rôle principal de la fresque de Steven Spielberg, L'Empire du soleil. Son interprétation de jeune orphelin détenu dans un camp de concentration japonais lui vaut des critiques unanimes. Sa carrière lancée, il s'illustre dans quelques films à costumes comme Henry V (1991) de Kenneth Branagh, Les Quatre Filles du docteur March (1995), Portrait de femme (1996) de Jane Campion ou encore l'adaptation du roman L'Agent secret (1997) de Joseph Conrad, avant de s'immerger dans l'univers du glam rock pour les besoins de Velvet Goldmine (1998).

Sans jamais avoir été à l'Actor's Studio, Bale fait sienne la doctrine de la formation, qui veut qu'un acteur s'immerge physiquement dans son personnage. Dans les années 2000, il va pousser son corps dans ses derniers retranchements en alternant le body-building et les régimes sévères. Il inaugure cette méthode en jouant le golden-boy meurtrier de American Psycho, puis perd du poids pour jouer le Capitaine Corelli, qui dirige une garnison italienne durant la Seconde guerre mondiale. Il reprend ensuite le sport pour deux films futuristes : La tête brûlée du Règne du feu (2002) et Equilibrium (2003). Mais sa prestation la plus impressionnante vient de sa perte de 28 kilos pour jouer l'ouvrier usé et insomniaque de The Machinist.

En 2005, l'acteur s'approprie l'un des rôles les plus convoités de Hollywood : celui de Bruce Wayne dans Batman Begins, de Christopher Nolan. Le début d'une trilogie, carton au box-office mondial, qui verra naître The Dark Knight, Le Chevalier Noir en 2008, et The Dark Knight Rises en 2012. Entre ces prestations masquées, Bale continue à malmener son corps. La preuve en est sa rencontre avec le jusqu'auboutiste Werner Herzog, qui l'engage pour Rescue Dawn. Le personnage de Bale maigrit à vue d'œil, au cours de son périple, et l'acteur perd près de 25 kilos tout au long du tournage.

Batman n'est pas la seule franchise qu'il relance : on fait appel à lui pour jouer John Connor dans Terminator Renaissance (2009). Dans un registre différent, il reste fidèle à Christopher Nolan et Todd Haynes, pour qui il tourne respectivement Le Prestige (2006) et I'm Not There (2007). Appréciant les films historiques et les costumes, on le retrouve barbu aux cheveux longs face à Colin Farrell dans Le Nouveau monde (2006) de Terrence Malick, et face à Russell Crowe dans le western remake 3h10 pour Yuma (2008). Changeant systématiquement de look, c'est cheveux courts et imberbe qu'il contre Johnny Depp dans Public Enemies (2009) de Michael Mann.

Après ces rôles plutôt physiques, Bale décide à nouveau de passer par la case "régime", afin de faire fondre tous ses muscles, et de coller au plus près de son personnage dans Fighter (2010), un ex-boxeur devenu entraîneur et accro au crack. Sa performance lui vaudra de nombreuses récompenses, dont un Golden Globe et un Oscar du Meilleur second rôle. Suite à cette reconnaissance de la profession, il endosse une dernière fois le costume de Batman pour la conclusion de la trilogie de Christopher Nolan : The Dark Knight Rises (2012).

Début 2014, l'acteur est à l'affiche de deux films : il tente de venger son frère Casey Affleck assassiné par Woody Harrelson dans Les Brasiers de la Colère de Scott Cooper et retrouve David O. Russell via American Bluff, pour lequel il prend 18 kilos. Décidément adepte de rôles où son corps est mis à rude épreuve, Christian Bale tourne sous la direction de Ridley Scott dans le péplum Exodus : Gods And Kings, où il campe Moïse. Il joue aussi pour Terrence Malick dans Knight of Cups avant d'être nommé à l'Oscar du meilleur acteur dans un second rôle pour sa performance dans The Big Short.

En 2017, il retrouve Scott Cooper pour le violent western Hostiles. Le Gallois apparaît ensuite méconnaissable dans la peau du politicien Dick Cheney dans Vice, et campe un pilote casse-cou dans le biopic Le Mans 66 aux côtés de Matt Damon. En 2020, il est choisi pour jouer le grand méchant Gorr dans Thor: Love and Thunder, donnant ainsi du fil à retordre à Chris Hemsworth.