Né en Australie, James McTeigue débute sa carrière dans son pays natal, rattaché à la direction artistique de deux inédits The Edge of Power et Outback Vampires, en 1987. Il s'envole vers les Etats-Unis en 1994, et atterrit derrière la caméra, puisqu'il officie en tant que second assistant réalisateur sur Absolom 2022 et Street Fighter.
Un poste qu'il occupe par la suite sur Paradise Road (1997), Le Puits (id.) ou Dark City (1998), avant de gravir un échelon supplémentaire, en même temps qu'il rencontre Andy et Larry Wachowski, qui feront de James McTeigue leur premier assistant réalisateur pour Matrix et ses deux suites (Reloaded et Revolutions), entre 1999 et 2003, avant de refaire appel à lui pour Speed Racer en 2008.
Entre temps, James McTeigue a pu assister George Lucas (Star Wars : Episode II - L'Attaque des clones), et surtout passer à la réalisation grâce à V pour Vendetta (2006), qui lui vaut de diriger Natalie Portman et Hugo Weaving, l'agent Smith de Matrix. Après un deuxième essai non-officiel, lorsque Joel Silver fait appel à lui pour retourner quelques scènes d'Invasion (2007), il signe son deuxième long métrage : Ninja Assassin (2010).