Fils d'une enseignante de musique et d'un père propriétaire de vidéo club, Benjamin Walker est plongé dès son plus jeune âge dans un environnement artistique. Il poursuit ses études au lycée de Cartersville en Géorgie, puis s'inscrit à l'académie des Arts d'Interlochen dans le Michigan avant de partir pour New York, où il prend des cours de comédie à la célèbre Juilliard School, dont il sort diplômé en 2004.

Il débute sa carrière sur les planches et s'illustre dans diverses pièces de théâtre avant de se faire remarquer à Broadway, notamment dans Inherit the Wind. Fin 2007, après avoir enchaîné plusieurs rôles de jeune premier, dans Les liaisons dangereuses ou encore Roméo et Juliette, Walker rencontre un succès d'estime qui le fait connaître du grand public grâce à la comédie musicale Bloody Bloody Andrew Jackson, acclamée par la critique.

Parallèlement, Benjamin Walker fait quelques incursions sur grand écran, comme dans Dr. Kinsey, où il prête ses traits au jeune Alfred Kinsey (campé le reste du temps par Liam Neeson), et décroche un rôle chez Clint Eastwood en 2006, avec le film de guerre Mémoires de nos pères. En 2010, il se voit offrir une place au casting de X-Men: Le Commencement, mais il décline la proposition pour aller reprendre son rôle d'Andrew Jackson sur les planches. C'est finalement Nicholas Hoult qui remplacera Walker au générique du blockbuster.

Ce n'est que partie remise pour le comédien qui parvient tout de même à obtenir le rôle principal d'une grosse production l'année suivante, avec Abraham Lincoln : Chasseur de Vampires. Il y incarne le 16ème Président des Etats-Unis, qui se lance à l'assaut des vampires afin de contrer leur invasion. L'acteur confesse avoir lu plusieurs biographies d'Abraham Lincoln pour se préparer au rôle. Depuis 2011, Walker est marié avec l'actrice Mamie Gummer, la fille de Meryl Streep.