Джоэл Эдгертон родился 23 июня 1974 года в городе Сидней, Австралия. Его мать Мэриэнн была домохозяйкой, тогда как отец, будучи адвокатом, материально обеспечивал семью. Джоэл воспитывался вместе с родным братом, Нэшем Эдгертоном, который впоследствии стал профессиональным каскадером.

В 1991 году Джоэл окончил учебу в гимназии Хиллз. После этого он подал документы на поступление в драматическую школу «Nepean», организованную при Университете Западного Сиднея. Во время учебы в театральной труппе Эдгертон не однократно принимал участие в различных сценических работах. Первым художественным фильмом стала режиссерская работа его брата Нэша короткометражная австралийская драма «Loaded».

В 1996 году Джоэл сыграл в приключенческой комедии Чарльза Т. Кэнгэниса «В погоне за солнцем», основанной на реальных событиях. Его партнерами по съемочной площадке стали Холли Берри и Джеймс Белуши. В 1998 году Эдгертон появился в драме режиссера Джона Кёррана «Praise», и новой работе своего брата Нэша «Bloodlock».

Следующий год подарил актеру роль в низко-бюджетной драме режиссера-дебютанта Алана Уайта «Эрскинвильские короли». Главную роль с блеском исполнил начинающий актер Хью Джекман, для которого эта работа была второй в карьере.

Начало века принесло с собой крупный проект. Австралийская криминальная музыкальная драма Клинтона Смита «Образцовые люди» предоставила Эдгертону шанс поработать вместе с популярной австралийской певицей и актрисой Кайли Миноуг. Лента рассказывала истории о разных представителях сиднейской молодежи.

Через два года Джоэл был утвержден на роль в криминальном триллере Скотта Робертса «Слово вора». Его партнерами стали Гай Пирс и Рэйчел Гриффитс. Сюжет разворачивался вокруг трех братьев, отбывающих в тюрьме наказание за совершенные преступления, и планирующих новое большое дело прямо из заключения.

В 2003 году на большие экраны вышла картина, основанная на реальных событиях, и рассказывающая об австралийских гастролях Фрэнка Синатры, чью роль исполнил Деннис Хоппер.

Наиболее важной ступенью для дальнейшей карьеры Джоэла стала небольшая роль в двух частях саги Джорджа Лукаса «Звездные войны. Эпизод II: Атака клонов» и «Звездные войны. Эпизод III: Месть ситхов». Его героем стал сводный брат Энакина Скайуокера Оуэн Ларс, который в будущем должен был заменить отца и воспитать Люка Скайуокера. Помимо Джоэла работу в фильме получил и его брат Нэш, который как каскадер выполнял трюки за Оби-Вана Кеноби персонажа Юэна Макгрегора.

В 2004 году Эдгертон вместе с Клайвом Оуэном, Йоаном Гриффитом и Кирой Найтли воплотили на экране легендарных героев древности в историческом боевике Антуана Фукуа «Король Артур». Персонажем Джоэла стал Сэр Гавейн Оркнейский.

В 2011 году зрители смогли насладиться актерской игрой в спортивной драме Гэвина О’Коннора «Воин». Сюжет картины был основан на истории о двух братьях. Проблемы родителей напрямую сказались на судьбе детей. Обоих она в итоге привела к тяжелому и не безопасному спорту - смешанным боям. Кульминацией ленты стал решающий бой на ринге между братьями.

Также, в 2011 году, Джоэл сыграл одну из главных ролей в приквеле культового фильма Джона Карпентера, с тем же названием «Нечто». Надо сказать, приквел вышел очень достойным. В том же 2011 году Джоэл получил роль Тома Бьюкенена в фильме «Великий Гэтсби» 2013 года.

В 2012 году актер сыграл небольшую роль командира «морских котиков», в фильме Кэтрин Бигелоу «Цель номер один». В 2014 году появился в роли Рамсеса II в экранизации библейского сюжета о Моисее, режиссера Ридли Скотта «Исход: Цари и боги».

В 2015 году вышел фильм «Подарок», ставший его режиссерским дебютом. В этом же году вышла криминальная драма «Черная месса» в котором главные роли исполняют Джонни Депп и сам Эдгертон. Фильм рассказывает историю знаменитого бостонского гангстера Джеймса «Уайти» Балджера. Фильм снискал положительные оценки у кинокритиков, а также показал сильную игру Деппа и Эдгертона.