D'origine canadienne, Jay Baruchel décroche son premier rôle à douze ans à la télévision sur la chaine Nickelodeon. Après avoir joué dans la série: My Hometown, il tourne dans la sitcom de CBS: The Stones et écrit, produit et réalise son premier court-métrage : Edgar & Jane.

Côté cinéma, l'acteur apparaît dans Presque célèbre de Cameron Crowe en 2001 avant de rejoindre le casting du film de Roger Avary pour Les Lois de l'attraction et d'avoir le privilège d'interpréter un jeune boxeur dans Million Dollar Baby. En 2007, le jeune homme privilégie les comédies et joue le rôle de Jay dans le film En cloque, mode d'emploi, avant d'interpréter un jeune acteur fringant dans Tonnerre sous les Tropiques de Ben Stiller, qu'il retrouve un an plus tard dans La Nuit au musée 2.

2010 est une année importante pour l'acteur qui obtient le premier rôle de Trop belle! de Jim Field Smith avant de prêter sa voix au personnage de Harold dans Dragons de Chris Sanders et d'interpréter L'Apprenti Sorcier dans le film éponyme de Jon Turteltaub. Après des seconds rôles dans le Cosmopolis de Cronenberg, la comédie déjantée C'est la fin et RoboCop, l'acteur retrouve le personnage d'Harold pour Dragons 2.