Né d'une mère agent artistique et d'un père médecin urgentiste, Jake Lloyd enchaîne les prestations courtes dans des spots publicitaires dès l'âge de six ans. Il apparaît ensuite dans trois épisodes de la série hospitalière culte Urgences, puis joue un personnage important dans la comédie romantique Décroche les étoiles, emmenée par Gena Rowlands, Marisa Tomei et le Français Gérard Depardieu.

En 1995, sa notoriété grandit lorsqu'il est choisi pour incarner le fils d'Arnold Schwarzenegger dans La Course au jouet. Dans ce film familial de Noël, la superstar tente par tous les moyens de mettre la main sur un Turbo Man pour son garçon, le jouet le plus convoité du moment qui est en rupture de stock. Fort de ce succès, il poursuit avec le téléfilm Apollo 11 et cinq épisodes de la série policière Le Caméléon.

En 1999, à dix ans, sa vie prend un tournant capital lorsqu'il rejoint le casting du blockbuster le plus attendu du moment, Star Wars : Episode I - La Menace fantôme, premier volet de la prélogie. Le petit Jake Lloyd y campe plus précisément ni plus ni moins qu'Anakin Skywalker enfant, futur père de Luke Skywalker et Leia Organa, qui basculera par la suite du côté obscur de la force en devenant Dark Vador...

Si le film rencontre un succès commercial colossal (plus d'un milliard de dollars de recettes mondiales !), il décourage Jake Lloyd de poursuivre sa carrière d'acteur. Selon ses propres déclarations, le poids de la notoriété et les railleries de ses camarades d'école lui sont insupportables. Après sa prestation dans le drame Madison en 2001, aux côtés du très en vogue Jim Caviezel, il disparaît des plateaux.

En 2007, à 18 ans, Jake Lloyd obtient son diplôme de lycée puis entame des études de psychologie mais abandonne au bout d'un an. Les années suivantes, il se montre dans divers festivals (notamment de science-fiction), mais est diagnostiqué schizophrène et est transféré en hôpital psychiatrique en 2016 pendant presque un an. A sa sortie, Jake Lloyd disparaît totalement de la sphère publique.

Laurent Schenck