Avant de se tourner vers le métier de comédien, Jamie Foxx bénéficie d'une formation musicale. Il étudie le piano dès l'âge de cinq ans et effectue le plus gros de sa scolarité dans le collège de San Diego. En 1989, il fait ses débuts de comédien comme comique de stand-up avant d'apparaitre dans les séries télévisées In Living Color (1990), où il crée de nombreux personnages comiques, et Roc (1991). En 1992, Barry Levinson lui offre son premier rôle au cinéma dans Toys.

Dès 1996, il produit une émission dont il est également la vedette, le Jamie Foxx Show. Fort du succès que remporte ce programme aux États-Unis, il tourne simultanément au cinéma et donne la réplique à Uma Thurman dans Entre chiens et chats (1996) et à Samuel L. Jackson dans La Couleur de l'arnaque. Son rôle de quarterback en quête de célébrité dans L'Enfer du dimanche (1999) d'Oliver Stone impose véritablement Jamie Foxx à Hollywood.

Mais c'est au réalisateur Michael Mann que l'acteur noir-américain doit trois de ses prestations les plus importantes : pour Ali (2001), il change d'apparence physique et travaille sa voix afin d'interpréter Drew Brown, le conseiller du célèbre boxeur incarné par Will Smith ; pour Collateral (2003), il se fond avec aisance dans le personnage d'un chauffeur de taxi aux prises avec un dangereux tueur à gages incarné par Tom Cruise ; et pour Miami vice - Deux flics à Miami (2006), il reprend le rôle tenu dans la série d'origine par Philip Michael Thomas, et devient ainsi le partenaire risque-tout de Colin Farrell.

En 2004, Jamie Foxx relève un autre défi, celui de prêter ses traits au légendaire bluesman Ray Charles. Ce rôle lui permet de gagner l'Oscar du Meilleur acteur. Réclamé de toutes parts à Hollywood, il alterne sans complexe les blockbusters comme Furtif (2005) et films "oscarisables" tel que Jarhead - la fin de l'innocence de Sam Mendes. En 2007, l'acteur joue dans Le Royaume et obtient une étoile à son nom sur le Walk of Fame. Il retrouve également le monde de la musique à travers Dreamgirls (2005) et Le Soliste (2009). Dans ce dernier, il livre une nouvelle prestation mémorable en SDF prodige de la contrebasse.

Foxx change ensuite de registre et fait partie du casting cinq étoiles de la comédie romantique Valentine's Day (2010), aux côtés de stars comme Jessica Alba ou Patrick Dempsey. L'acteur retrouve Robert Downey Jr. dans la comédie Date limite puis se met dans la peau d'un personnage animé pour Rio (2011) et sa suite en 2014. Il enchaîne avec le rôle d'un truand minable dans Comment tuer son Boss ? qui connaît également une suite et devient l'inoubliable Django Unchained (2012), dans le délirant western spaghetti post-moderne réalisé par Quentin Tarantino.

En 2013, l'acteur se glisse dans la peau du président des États-Unis pour les besoins de White House Down puis joue l'année suivante l'un des méchants de The Amazing Spider-Man : le Destin d'un Héros. Décidément à l'aise dans l'action, Jamie enchaîne en 2017 le nouveau film d'Edgar Wright, Baby Driver, avant de porter avec énergie Sleepless, le remake US de Nuit Blanche de Frédéric Jardin. Petit Jean dans le flop commercial Robin des Bois (2018), il campe dans la foulée un innocent condamné à mort dans La Voie de la justice (2019) et un chasseur de vampires dans Day Shift (2022) pour Netflix.

Parallèlement, Jamie Foxx prête sa voix au héros du Pixar Soul, reprend son personnage d'Electro dans Spider-Man: No Way Home et joue le rôle-titre de la sitcom Arrête Papa, tu me fais honte ! (qu'il a créée avec Jim Patterson).

En avril 2023, l'acteur est hospitalisé pendant plusieurs semaines en urgence. Début mai de la même année, il sort du silence en expliquant qu'il est sur la voie de la guérison.