Brad Pitt passe sa jeunesse à Springfield, dans le Missouri, avant de poursuivre ses études à l'université de Columbia où il décroche un diplôme de journalisme. Il s'installe alors à Los Angeles et suit des cours d'art dramatique dans l'atelier de Roy London. Son aisance naturelle et son charisme lui ouvrent les portes de la télévision. On le voit dans des séries telles 21 Jump Street (1987) ou des téléfilms comme Trop jeune pour mourir (1990, avec Juliette Lewis, qui sera sa compagne pendant les trois années suivantes.

Parallèlement, il débute au cinéma dans Neige sur Beverly Hills (1987), puis dans la comédie romantique Happy together (1989). Une chance s'offre alors à lui : William Baldwin ayant renoncé à Thelma et Louise, il hérite en 1991 du rôle bref, mais capital, de l'irrésistible auto-stoppeur qui dévalise Geena Davis.

Dès lors, Brad Pitt alterne les entreprises originales (Johnny Suede, Cool world), avec des œuvres lyriques et romanesques. Sous la direction de Robert Redford, il incarne ainsi le frère du héros de Et au milieu coule une rivière (1992), artiste de la pêche mais promis à une mort prématurée. Il interprète également le fils préféré d'Anthony Hopkins dans Légendes d'automne (1994) d'Edward Zwick, un rôle pour lequel il obtient une nomination aux Golden Globes. Il est enfin la victime à demi consentante et le compagnon d'errance de Tom Cruise dans Entretien avec un vampire (1994) de Neil Jordan.

Par ailleurs, il tente de casser son image de jeune premier romantique en acceptant des emplois beaucoup moins séduisants, mais lui permettant d'explorer d'autres facettes de son talent : le tueur en série hirsute et crasseux de Kalifornia (1993), le drogué de True romance (1993) ou l'écologiste fou de L'Armée des 12 singes (1995). Sa quête constante d'une plus grande complexité l'amène à refuser certains rôles qu'il estime trop schématiques, comme Le Saint (échu finalement à Val Kilmer), au profit de personnages lui permettant d'exprimer des aspects plus sombres de sa personnalité.

Seven (1995), de David Fincher, qu'il tourne avec sa nouvelle compagne Gwyneth Paltrow, en fait un policier intrépide et déterminé, mais aisément manipulé par un diabolique assassin. Dans Sleepers (1996) de Barry Levinson, il est un jeune et brillant assistant du procureur qui orchestre sa vengeance contre ses anciens gardiens de prison. Puis, face à Harrison Ford, il incarne un terroriste de l'I.R.A. dans Ennemis rapprochés (1997).

Par la suite, Jean-Jacques Annaud l'imagine en Heinrich Harrar, l'alpiniste autrichien dont la vie fut transformée par ses Sept ans au Tibet (1997) et la rencontre du Dalaï-Lama. Ce rôle lui vaut d'être interdit d'entrée en Chine. L'année suivante, Martin Brest lui propose d'incarner la Mort elle-même, face à Anthony Hopkins, dans Rencontre avec Joe Black. Brad Pitt retrouve ensuite David Fincher pour un film très controversé, Fight club (1999) avec Edward Norton, pour lequel son salaire atteint les 20 millions de dollars.

Après Snatch (2000) et Spy game (2001), il retrouve Julia Roberts, sa partenaire du Mexicain, dans Ocean's eleven (2001), film qui marque son entrée dans le cercle de Steven Soderbergh et George Clooney, et ses suites (Ocean's 12, Ocean's 13). Apparu le temps d'un clin d'oeil dans la première réalisation de ce dernier, Confessions d'un homme dangereux, Brad Pitt revient en 2004 sur le devant de la scène cinématographique en tenant le rôle du guerrier Achille dans la fresque épique Troie.

Sur le tournage du film d'action Mr and Mrs Smith (2005), il fait la rencontre d'Angelina Jolie, avec qui il forme désormais l'un des couples les plus médiatisés de la planète. Il n'en oublie toutefois pas sa carrière d'acteur et remporte en 2007 la coupe Volpi du meilleur acteur à Venise pour son interprétation de Jesse James dans L'Assassinat de Jesse James d'Andrew Dominik. Il se distingue ensuite en alternant les genres : de la comédie avec Burn After Reading des frères Coen au fantastique avec L'Etrange histoire de Benjamin Button, où il retrouve pour la troisième fois Fincher.

Attirant les réalisateurs prestigieux, il se voit confier le rôle principal du film de guerre de Quentin Tarantino, Inglourious Basterds. Sept ans après Sinbad pour les studios Dreamworks en 2003, il prête de nouveau sa voix pour un film d'animation, dans le rôle de l'ennemi juré de Megamind. Au printemps 2011, il est à l'affiche du très attendu The Tree of Life (Palme d'or au festival de Cannes) de Terrence Malick où il joue le père autoritaire de Sean Penn, puis enfile son survêtement d’entraineur de baseball pour Le Stratège.

Fin 2012, Brad Pitt joue le personnage principal du violent Cogan : Killing Them Softly, un gangster pragmatique. Ses films suivants témoignent de son éclectisme puisqu'il se frotte aux zombies dans World War Z, campe un soldat aguerri dans Fury et se livre à une romance avec Marion Cotillard dans Alliés. Après avoir porté la satire de guerre War Machine, il incarne le charismatique cascadeur Cliff Booth dans Once Upon A Time... in Hollywood de Tarantino. Puis, il tourne sous la direction de James Gray dans le film SF intimiste Ad Astra, avant de revenir à un registre plus léger avec l'explosif Bullet Train.

Brad Pitt est également fondateur et propriétaire de la société de production Plan B Entertainment, créée en 2002. Il produit ainsi de nombreux films et épisodes de séries.