Né en 1964, James Purefoy abandonne l'école à l'âge de seize ans. Après avoir enchaîné les petits boulots, il reprend finalement ses études et se découvre une passion pour la comédie. Formé à la très prestigieuse Royal Shakespeare Compagny, il y joue les classiques de l'auteur britannique, du Roi Lear à MacBeth. Parallèlement, il apparaît dans de nombreuses productions télévisuelles britanniques et fait ses premiers pas sur grand écran dans Feast of July en 1995.

Mais c'est en 2001 qu'il se révèle au grand public avec son interprétation du Roi d'Angleterre dans Chevalier de Brian Helgeland, aux côtés d'Heath Ledger. L'année suivante, il s'essaye au film d'horreur avec Resident Evil, l'adaptation du jeu vidéo mondialement connu, mais continue de montrer un fort penchant pour les films d'époque. Ainsi, en 2004, il est de l'aventure Georges et le dragon de Tom Reeve avant d'obtenir le rôle qui marquera sa jeune carrière, celui de l'empereur Marc Antoine dans la série Rome. Après plusieurs apparitions à la télévision dans des séries comme Diamonds ou The Philanthropist ou des téléfilms tels que Blackbeard : Terror at Sea, James Purefoy revient en 2009 sur grand écran dans la peau de Solomon Kane, un tueur en quête de rédemption dont l'âme est promise au diable, créé par Robert E. Howard.

Décidément abonné aux films d'époque, il endosse à nouveau en 2011 des habits médiévaux pour Le Sang des Templiers et la série Camelot qui revisite la légende d'Arthur. En 2013, le comédien obtient le deuxième rôle principal de la série policière Following, celui d'un redoutable tueur en série aussi diabolique qu'intelligent.