Jacob Benjamin Gyllenhaal werd geboren op 19 december 1980 in Los Angeles.

Hij maakte zijn filmdebuut op elfjarige leeftijd in de film City Slickers (1991) en was daarna samen met zijn zus Maggie te zien in de film A Dangerous Woman. Gyllenhaal's eerste hoofdrol was in October Sky (1999) maar met de film Donnie Darko (2001) kreeg hij veel meer bekendheid. De film kreeg uitstekende recensies en groeide uit als cultfilm.

In 2004 was de Jake Gyllenhaal te zien in de rampenfilm The Day After Tomorrow en een jaar later liet hij een andere kant van zichzelf zien als homoseksuele cowboy in Brokeback Mountain. Films als Jarhead, Zodiac en Brothers gingen veelal het grote publiek voorbij, maar met zijn hoofdrol als actieheld in Prince of Persia: The Sands of Time groeit hij wellicht uit als de nieuwe actiester van de komende jaren.