Jim Broadbent était prédestiné au théâtre... Son père, Roy Broadbent, est connu pour avoir transformé une Eglise Méthodiste en un théâtre : le Broadbent Theatre. En 1972, Jim Broadbent obtient un diplôme du London Music and Dramatic Art. Il commence ensuite une carrière sur les planches qui se concrétise en 1976 avec une pièce futuriste (qui durait douze heures) de Ken Campbell : Illuminatus. Il joue ensuite dans deux pièces de Richard Eyre (qui le dirigera à nouveau dans Iris en 2001). Il fonde avec Patrick Barlow "The National Theâtre of Brent".

Sa carrière cinématographique démarre à la fin des années 70. Il apparaît pour la première fois à l'écran en 1978 dans Le Cri du sorcier. Dans les années 80, il alterne les rôle à la télévision et ceux au cinéma : des seconds rôles chez Terry Gilliam (Brazil, Bandits, bandits) à The Hit ou Superman IV, il se fait petit à petit une place. Barman sympathique dans The Crying Game ou acteur de théâtre adulé dans Coups de feu sur Broadway, il varie les rôles.

Sa carrière s'accélère en 1999 lorsqu'il obtient le Volpi du meilleur acteur au festival de Venise pour son rôle dans Topsy-Turvy de Mike Leigh (avec lequel il avait déjà collaboré au théâtre à ses débuts). Son personnage de W.S Gilbert, maître du théâtre musical au 19ème siècle, est également salué par le London Film Critics Circle Award (acteur de l'année).

Il enchaîne les films à succès et les récompenses : père de Renée Zellweger dans Le Journal de Bridget Jones, homme du spectacle loufoque dans Moulin Rouge (BAFTA, Golden Satellite Award, LAFCA du Meilleur second rôle), mari de la romancière Iris Murdoch dans Iris (Golden Globe, NBR Award, et oscar du meilleur second rôle) et politicien dans Gangs of New York. Depuis, l'acteur multiplie les films : il incarne ainsi le méchant Lord Kelvin dans Le Tour du monde en 80 jours et retrouve la célibattante Bridget Jones en 2004, avant de donner la réplique à Reese Witherspoon dans le drame historique Vanity fair en 2005.

La même année, Jim s'aventure dans le film fantastique pour enfants, qu'il découvre en endossant le costume du professeur Kirke dans Le Monde de Narnia. Toujours en 2005, l'acteur continue de se consacrer au jeune public et s'adonne à plusieurs reprises à l'exercice du doublage pour les besoins de trois films d'animation : Vaillant, Le Manège enchanté et Robots. Il réitère son expérience dans le film fantastique en 2009 avec Coeur d'encre, puis Harry Potter et le Prince de sang mêlé et Harry Potter et les Reliques de la Mort Partie 2, où il incarne l'hypocrite professeur Horace Slughorn.

En parallèle, Jim Broadbent joue les méchants dans la comédie policière Hot Fuzz (2007), et donne la réplique à Harrison Ford dans la suite des aventures du mythique aventurier, Indiana Jones et le Royaume du Crâne de Cristal (2008). Après une incursion dans le drame historique avec Victoria : les jeunes années d'une reine et le biopic avec The Damned United centré sur la vie de Brian Clough, il incarne le retraité Tom, personnage principal du nouveau film de Mike Leigh, Another Year, avant de prêter à nouveau sa voix, au Père Noël cette fois, pour le film d'animation Arthur's Christmas (2011).

Il se fait ensuite remarquer dans le biopic La Dame de fer, le thriller de SF des Wachowski Cloud Atlas, le film d'action Big Game, le long métrage pour enfants Paddington (et sa suite) et le blockbuster Tarzan. Il reprend aussi son rôle du père de Renée Zellweger dans Bridget Jones Baby. A l'affiche du film de casse Gentlemen cambrioleurs et du film familial Le Voyage du Docteur Dolittle, l'acteur joue en 2020 un sexagénaire britannique accusé d'avoir volé un précieux tableau dans The Duke. Puis, on le voit en Roi dans Un garçon nommé Noël et en héros marcheur dans L'Improbable voyage d'Harold Fry.