Diplômé de la Gaiety School of Acting de Dublin, Stuart Townsend s'adonne à la boxe avant de faire ses débuts au cinéma en 1996 aux côtés de Richard Harris et Stephen Rea dans Trojan Eddie, de Gillies MacKinnon. Il enchaîne ensuite avec Shooting fish (1997) de Stefan Schwartz, une comédie romantique dans laquelle il tente de monter une arnaque et s'éprend de Kate Beckinsale.

En 1998, Stuart Townsend change de registre pour incarner le chef d'un gang de tueurs irlandais dans Resurrection man de Marc Evans. Il figure également aux génériques de Simon le Magicien (1999) de Ben Hopkins et de Wonderland (id.) de Michael Winterbottom, avant de tourner sous la direction de Michel Blanc et aux côtés de Daniel Auteuil dans Mauvaise passe, où il incarne un escort boy.

En 2000, Stuart Townsend poursuit sa carrière internationale aux Etats-Unis en incarnant le vampire Lestat dans La Reine des damnés, basé sur Les Chroniques des vampires d'Anne Rice. Son parcours hollywoodien s'enrichit avec le film fantastique La Ligue des Gentlemen Extraordinaires ainsi qu'avec le thriller Mauvais piège et la romance Nous étions libres, deux films dans lesquels il partage l'affiche avec Charlize Theron, sa compagne à la ville. Enfin en 2008, il s'essaye à la réalisation en mettant en scène les manifestations anti-OMC de 1999 dans Bataille à Seattle