Fils d'un médecin et d'une pharmacienne nigérians, Chiwetel Ejiofor monte sur les planches dès l'age de 13 ans. Adolescent, il incarne Jules Cesar et Othello dans le cadre du National Youth Theatre avant d'intégrer la London Academy of Music and Dramatic Art. En 1997, Steven Spielberg lui confie un rôle de traducteur dans Amistad, sa première apparition au cinéma. Héros en 2000 d'une comédie policière avec Thandie Newton (It was an accident), il préfère cependant enchaîner les pièces de théâtre, de Peer Gynt à Romeo et Juliette, pour lesquelles il obtient plusieurs récompenses et les éloges de la critique.

En 2002, Stephen Frears offre à Chiwetel Eijiofor le rôle qui le fera connaître du grand public, celui d'Okwe, un immigré clandestin travaillant comme taxi le jour et réceptionniste la nuit, dans Dirty Pretty Things. Empruntant à différents genres -du thriller au film social, avec un soupçon de romantisme-, cette oeuvre permet à l'acteur de révéler l'étendue de son répertoire. La suite de sa carrière témoigne d'ailleurs d'un bel éclectisme : après le léger Love actually et le trouble Une souris verte..., ce comédien subtil joue les scélérats dans Quatre frères de John Singleton et Serenity, et campe une drag queen dans Kinky boots. Toujours à l'affût de jeunes talents, Woody Allen lui offre le rôle d'un élégant pianiste qui fait fondre Radha Mitchell et Chloë Sevigny (Melinda et Melinda, 2004), tandis que le chantre de la cause noire, Spike Lee, le dirige à deux reprises (She hate me puis Inside man, 2006).

Après avoir joué deux seconds rôles dans deux films marquants (Les Fils de l'homme et American Gangster), Chiwetel Ejiofor prête ses traits au personnage principal de Redbelt en 2008, celui d'un maître de jiu-jitsu qui est amené, malgré lui, à participer à un tournoi d'arts martiaux. L'année suivante, il partage l'affiche du film catastrophe 2012, mis en scène par un spécialiste en la matière, Roland Emmerich (Le Jour d'après, Independence Day). De plus en plus sollicité, il rejoint Angelina Jolie dans Salt (2010), un film d'action et d'espionnage dans la veine des Jason Bourne.

Suite à ce long métrage musclé, Chiwetel Ejiofor prend du recul et apparait dans la série intitulée The Shadow Line. 2013 marque son retour au premier plan, puisqu'on le retrouve au théâtre dans le rôle-titre de A Season in the Congo, à la télévision dans la série Dancing on the Edge, mais surtout au cinéma en tête d'affiche de 12 Years a Slave : un film sur l'esclavage en Louisiane réalisé par le très apprécié Steve McQueen qui avait fait sensation avec ses deux précédents longs métrages (Hunger et Shame). Fort de ce succès, l'acteur enchaine les prestations dans le film de SF Seul sur Mars, le thriller Aux yeux de tous et le polar urbain Triple 9, avant de rejoindre l'écurie Marvel via le personnage de Baron Karl Mordo dans Doctor Strange porté par Benedict Cumberbatch (qui était dans "12 Years a Slave").

Oeuvrant en tant que doubleur sur Sherlock Gnomes et Le Roi Lion, le natif de Londres campe le personnage principal du biopic Netflix Come Sunday, celui d'un pasteur mondialement connu considéré comme hérétique lorsqu'il remet en question la doctrine de l'Eglise. Puis, il joue dans Marie Madeleine, Maléfique : Le Pouvoir du Mal, Le Garçon qui dompta le vent, The Old Guard, Locked Down et Infinite, blockbuster Amazon où il donne du fil à retordre à Mark Wahlberg. Privilégiant l'action et le grand spectacle, l'acteur reprend son personnage de Karl Mordo dans Doctor Strange in the Multiverse of Madness qui sort en 2022.