Empezó su carrera como actor siendo niño. Desde entonces ha demostrado a los espectadores de todo el mundo su capacidad para interpretar personajes muy diversos. En 1986, y con diez años de edad, apareció en S.O.S. Equipo Azul, y en 1987, protagonizó Russkies, con su hermana Summer y con Carole King. En 1989, logró el papel del hijo adolescente de Dianne Weist en la película dirigida por Ron Howard, ¡Dulce hogar... a veces!, para Universal Pictures.

En 1995, tras un largo paréntesis en el que estuvo alejado de las pantallas, Phoenix nos regaló una sorprendente interpretación aclamada por la crítica, dando la réplica a Nicole Kidman, en el largometraje de Gus Van Sant, Todo por un sueño. La crítica de cine del New York Times, Janet Maslin, ensalzó al joven como ?un actor al que merece la pena ver?. Tras este filme, coprotagonizaría junto a Liv Tyler, Billy Crudup y Jennifer Connelly, El secreto de los Abbotts, en 1997. También ese mismo año coprotagonizó, dando la réplica a Claire Danes, Sean Penn y Jennifer Lopez, Giro al infierno, bajo la dirección de Oliver Stone. Trabajando sin parar, el actor protagonizó dos largometrajes en 1998: Regreso al paraíso, con Anne Heche y Vince Vaughn, y Clay Pigeons (Demasiado profundo), cinta en la que se volvió a encontrar con Vaughn. Al año siguiente, protagonizó dando la réplica a Nicolas Cage y a las órdenes del director Joel Schumacher, Asesinato en 8MM.

El año 2000 fue el del aldabonazo para Joaquin. El actor protagonizó tres películas muy diferentes. Interpretó, dando la réplica a Russell Crowe, al ?Cómodo? de Gladiator (El gladiador), bajo la dirección de Ridley Scott, obteniendo galardones del National Board of Review, el Broadcast Films Critics Award y un Blockbuster Award. También resultó nominado a un Oscar®, así como a un Globo de Oro. Ese mismo año protagonizaría, dando la réplica a Mark Wahlberg, James Caan, Faye Dunaway, Ellen Burstyn y Charlize Theron, el filme La otra cara del crimen - The Yards. 

A continuación, intervino en Quills, dando la réplica a Kate Winslet y Geoffrey Rush, película basada en la obra de teatro del dramaturgo Douglas Wright, premiada con un Premio Obie, sobre el Marqués de Sade. Entre sus restantes trabajos en la gran pantalla se pueden destacar la cinta de Thomas Vinterberg, It?s All About Love, y Buffalo Soldiers, del director Gregor Jordan. Phoenix también actuó, dando la réplica a Mel Gibson, en el largometraje de M. Night Shymalan, Señales, y al año siguiente puso la voz al personaje de ?Kenai? en la película de dibujos animados de Disney, Hermano Oso. M. Night Shymalan eligió de nuevo a Joaquin para intervenir en el éxito de taquilla El bosque (The Village), que se estrenó en julio de 2004. También en 2004 estrenó Brigada 49, por la que recibió críticas muy elogiosas.