Edward Harrison Norton, diplômé en Histoire de l'Université de Yale, est féru d'art dramatique depuis son plus jeune âge. Après ses études, il travaille au Japon, d'où il revient bilingue. Installé à New York, il monte sur les planches avec la troupe des Signature Players.
En 1996, Edward Norton attire l'attention des producteurs de Peur primale et décroche le rôle d'Aaron Stampler, jeune schizophrène bègue plongé au cœur d'un procès mené par Richard Gere. Une interprétation qui marque les esprits et lui vaut une nomination à l'Oscar du meilleur acteur dans un second rôle. Surfant sur la vague du succès, il enchaîne alors immédiatement avec la comédie musicale Tout le monde dit I love you de Woody Allen la même année.
Acteur caméléon, Edward Norton prend, en 1999, plusieurs kilos de muscles pour incarner Derek Vinyard, le néonazi repenti d'American History X, prêt à tout pour sortir son jeune frère Danny Vinyard (joué par Edward Furlong) de cette haine et de cette violence. Il sera nominé pour cette performace à l'Oscar du meilleur acteur. Il enchaîne en incarnant Lester, l'un des Joueurs de John Dahl toujours la même année.
Habitué des rôles à double facette, il interprète à nouveau un rôle dans un film troublant en 1999 dans Fight Club, au côté de Brad Pitt et Helena Bonham Carter, puis il passe à la production avec la comédie romantique Au nom d'Anna en 2000, dont il est également l'interprète principal. En 2001, il a la chance de jouer aux côtés de Robert De Niro et Marlon Brando dans The Score, un film sur les cambriolages.
En 2002, il joue le rôle de Will Graham, un profiler du FBI qui arrêté Hannibal Lecter (joué par Anthony Hopkins), dans Dragon Rouge.
En 2005, il endosse le costume du roi-lépreux Baudouin IV de Jérusalem dans Kingdom of Heaven. Il a insisté auprès de Ridley Scott pour obtenir ce rôle. Ensuite, il n'a pas voulu être mis en avant lors de la promotion du film afin que les spectateurs fassent leur propre découverte du personnage historique. On lui donna néanmoins un nomination aux Satellite Awards pour sa prestation remarquée.
En 2006 il incarne Eisenheim, un magicien surprenant aux côtés de la splendide Jessica Biel dans le film L'Illusionniste.
En 2008, il reprend le rôle de Bruce Banner/Hulk dans L'incroyable Hulk du français Louis Leterrier. Il a comme partenaire Liv Tyler. Pour ce film, l'acteur a aussi participé à l'écriture du scénario.
Dans son dernier film, Leaves of grass (sortie annoncée pour 2010), Edward Norton s'adonne de nouveau à une double performance. En effet, il joue à la fois le héros et son frère jumeau. Le premier est professeur de philosophie et le second est un hédoniste notoire qui cultive de la marijuana.
Tim Blake Nelson affirme avoir écrit le scénario en pensant à Edward Norton pour les deux rôles. Il a même ajouté que si Norton avait refusé "il n'y aurait pas eu de second choix."
