Adam Brody grandit à San Diego, sa ville natale. Une fois son diplôme en poche, à défaut de pouvoir se lancer dans une carrière de surfeur professionnel, il convainc ses parents de lui permettre de poursuivre ses études à l'Université de Los Angeles et il s'installe à Hollywood en janvier 1999. Mais au lieu de s'inscrire à l'école, il se met à la recherche d'un agent pour devenir acteur.

Il décroche sa première apparition télévisée dans un sketch du "Amanda Show". Quelques mois (et quelques petits boulots) plus tard, il tient le rôle principal de Barry Williams dans Growing Up Brady, un téléfilm sur NBC. Peu après, il joue le rôle de Zach dans la série americano-canadienne Saucisses party puis enchaîne avec des rôles dans des séries plus connues telles que Deuxième Chance, Gilmore Girls et Smallville. La consécration arrive en 2003 avec le rôle de Seth Cohen qu'il incarne dans Newport Beach durant quatre saisons.

Parallèlement, le comédien fait ses premiers pas au cinéma en tournant dans des films aussi différents que The Grind (2003), une comédie sur fond de skateboard, le film d'épouvante Le Cercle - The Ring (id.), le film d'action Mr and Mrs Smith (2005), la comédie dramatique In The Land of Women (id.) ou bien encore la comédie satirique Thank you for smoking (2006). Ils lui permettent de côtoyer des acteurs expérimentés comme Naomi Watts, Meg Ryan, Brad Pitt, Angelina Jolie et Aaron Eckhart.

Après l'arrêt de Newport Beach en 2007, Adam Brody continue sa carrière sur grand écran, naviguant entre les genres de comédies : il interprète un second rôle dans la stoner comedy Smiley Face (2008), la comédie d'horreur Jennifer's Body (2009), la comédie d'action Top Cops (2010) et la comédie romantique Les Meilleurs amis (2010). Il est également au casting de l'horrifique Scream 4 (2011) et de Jusqu'à ce que la fin du monde nous sépare (2012), une manière originale de traiter le thème de l'apocalypse. Changement de registre en 2013, puisqu'il incarne un acteur porno moustachu dans Lovelace aux côtés d' Amanda Seyfried et James Franco. Autre curiosité quelques mois plus tard : il est perdu dans la jungle avec Jean-Claude Van Damme dans Welcome to the jungle !

Il opère en même temps un retour discret sur le petit écran en apparaissant dans trois épisodes de la série House Of Lies avec Don Cheadle, deux de la comédie The League et côtoie Zooey Deschanel dans New Girl.