Parecía destinado a ser ídolo juvenil. Se puso por primera vez frente a una cámara a los siete años y a los 15 se convirtió en estrella de TV, en el rol de un anciano extraterrestre atrapado en el cuerpo de un adolescente en la exitosa sitcom "3rd rock from the sun". En cine debutó en la comedia infantil "Beethoven" y también participó en cintas comerciales como "Halloween: H20" y "10 cosas que odio de ti". En 2001, se alejó de Hollywood y dejó trunco lo que prometía ser un salto meteórico al estrellato. Pero, casi una década después, regreso.Joseph Gordon-Levitt no se convirtió en figura para adolescentes. Sin embargo, a los 28 años, es uno de los más respetados y cotizados talentos jóvenes del cine independiente estadounidense. Su último éxito se llama "(500) días con ella".
La cinta muestra la relación -complicada, alegre, triste, crítica y tempestuosa- que tienen durante 500 días Tom Hansen (Gordon-Levitt) y Summer Finn (Zooey Deschanel). Dirigida por Marc Webb, está nominada a dos Globos de Oro (uno para el propio Joseph), tres Independent Spirit Awards y ha ganado el premio al Mejor Guión del National Board of Review y de las asociaciones de críticos de San Diego, Las Vegas y Florida, entre otros.
En 2001, con el fin de "3rd rock from the sun", Gordon-Levitt se mudó de su California natal a Nueva York para ingresar a la Universidad de Columbia. Durante tres años estudió historia, literatura y poesía francesa. Su regreso a la actuación, en 2004, tuvo dos condiciones: nada de televisión y su compromiso con involucrarse en "buenas" películas. El resultado estuvo en su aterrizaje definitivo en el cine independiente. Lo aplaudieron en "Mysterious skin", "Brick" y "Miracle at St. Anna". Tuvo un fugaz (y fracasado) paso por los grandes presupuestos en la abucheada "G.I. Joe: El origen de Cobra" y está dispuesto a intentarlo de nuevo con la esperada "Inception", de Christopher Nolan ("Batman: El caballero de la noche"), que es protagonizada por Leonardo DiCaprio.