Джоэл родился в пригороде Блэктауна 23 июня 1974 года. Его мать Мэриэнн была домохозяйкой, тогда как отец, будучи адвокатом, материально обеспечивал семью. Джоэл воспитывался вместе с родным братом, Нэшем Эдгертоном, который впоследствии стал профессиональным каскадером. В 1991 году Джоэл окончил учебу в гимназии Хиллз. После этого он подал документы на поступление в драматическую школу Nepean, организованную при Университете Западного Сиднея. Во время учебы в театральной труппе Эдгертон не однократно принимал участие в различных сценических работах. Первым художественным фильмом стала режиссерская работа его брата Нэша короткометражная австралийская драма Loaded.
В 1996 году Джоэл сыграл в приключенческой комедии Чарльза Т. Кэнгэниса «В погоне за солнцем», основанной на реальных событиях. Его партнерами по съемочной площадке стали Хэлли Берри и Джеймс Белуши. В 1998 году Эдгертон появился в драме режиссера Джона Кёррана Praise, и новой работе Нэша Bloodlock. Следующий год подарил актеру роль в низко-бюджетной драме режиссера-дебютанта Алана Уайта «Эрскинвильские короли». Главную роль с блеском исполнил начинающий актер Хью Джекман, для которого эта работа была второй в карьере. За нее он был удостоен премии FCCA в категории «Лучшая мужская роль». Начало века принесло с собой крупный проект. Австралийская криминальная музыкальная драма Клинтона Смита «Образцовые люди» предоставила Эдгертону шанс поработать вместе с популярной австралийской певицей и актрисой Кайли Миноуг. Лента рассказывала истории о разных представителях сиднейской молодежи. Через два года Джоэл был утвержден на роль в криминальном триллере Скотта Робертса «Слово вора». Его партнерами стали Гай Пирс и Рэйчел Гриффитс. Сюжет разворачивался вокруг трех братьев, отбывающих в тюрьме наказание за совершенные преступления, и планирующих новое большое дело прямо из заключения.
В 2003 году на большие экраны вышла картина, основанная на реальных событиях, и рассказывающая об австралийских гастролях Фрэнка Синатры, чью роль исполнил Деннис Хоппер. Но наиболее важной ступенью для дальнейшей карьеры Джоэла стала небольшая роль в двух частях саги Джорджа Лукаса о «Звездных Войнах». Его героем стал сводный брат Энакина Скайуокера Оуэн Ларс, который в будущем должен был заменить отца и воспитать Люка Скайуокера. Помимо Джоэла работу в фильме получил и его брат Нэш, который как каскадер выполнял трюки за Оби-Вана Кеноби персонажа Юэна Макгрегора. Проект объединил в себе таких звезд, как Натали Портман, Сэмюэл Л.Джексон и Кристофер Ли. Общий бюджет производства картины составил 120 миллионов долларов. В 2004 году Эдгертон вместе с Клайвом Оуэном, Йоаном Гриффитом и Кирой Найтли воплотили на экране легендарных героев древности в историческом боевике Антуана Фукуа «Король Артур». Персонажем Джоэла стал Сэр Гавейн Оркнейский. В 2011 году зрители смогли насладиться актерской игрой в спортивной драме Гэвина О’Коннора «Воин». Сюжет картины был основан на истории о двух братьях. Проблемы родителей напрямую сказались на судьбе детей. Обоих она в итоге привела к тяжелому и не безопасному спорту - смешанным боям. Кульминацией ленты стал решающий бой на ринге между братьями. В 2013 году к премьере готовится еще один фильм с участием Эгдертона экранизация романа Фрэнсиса Скотта Фицджеральда «Великий Гэтсби».
В 2015 году Эдгертон снялся в остросюжетной драме Скотта Купера ЧЁРНАЯ МЕССА с Джонни Деппом и Бенедиктом Камбербэтчем. Основанный на книге Дика Лера и Джерарда О’Нила фильм рассказывает историю знаменитого преступника из Бостона Уайти Балджера. Брат сенатора штата стал информатором ФБР и уничтожил семью мафии. Эдгертон сыграл роль друга детства Балджера и коррумпированного агента ФБР Джона Коннолли. Премьера фильма состоялась на 72-м Венецианском кинофестивале, картина была выпущена в прокат студией Warner Bros. Картину также показали на кинофестивалях в Теллуриде и Торонто. За свою роль Эдгертон получил Virtuoso Award на Международном кинофестивале в Санта-Барбаре.
В январе 2016-го Эдгертон снимался в вестерне Гэвина О’Коннора «Джейн берет ружье» с Натали Портман. Выпущенная студией The Weinstein Company картина рассказывает о женщине, которая просит своего бывшего любовника спасти её супруга от мести банды. В марте того же года Эдгертон получил роль в фильме Джеффа Николса «Специальный полуночный выпуск» с Майклом Шенноном и Кирстен Данст. Картину выпустили студии Warner Brothers и eOne.
В 2016 году Эдгертон сыграл в драме Джеффа Николса «Лавинг» с Рут Неггой, Майклом Шенноном и Ником Кроллом. Картина рассказывает реальную историю влюблённых, которых осудили на тюремный срок за вступление в межрасовый брак в 1958 году в Вирджинии. Картина была выпущена в прокат студией Focus Features. За роль Ричарда Лавинга Эдгертон был номинирован на «Золотой глобус» в категории «Лучший актёр в главной роли».
В 2017 году Эдгертона можно было увидеть в фантастическом боевике Дэвида Эйра «Яркость» с Уиллом Смитом и Нуми Рапас. За первый месяц показов на канале Netflix «Яркость» получила один из самых высоких рейтингов. Сейчас идёт работа над сиквелом.
В том же 2018-м Эдгертон появился на больших экранах в триллере Френсиса Лоуренса «Красный воробей» с Дженнифер Лоуренс. Эдгертон также снялся в остросюжетной комедии «Опасный бизнес» (2018) с Дэвидом Ойелоуо и Шарлиз Терон. Режиссёром выступил брат актёра Нэш Эдгертон. Картина рассказывает об американском бизнесмене, который отправляется в Мексику. По стечению обстоятельств он превращается из добропорядочного гражданина в отъявленного преступника.
В ноябре 2018 года Эдгертон снял драму «Стертая личность», премьера которого состоялась на Международном кинофестивале в Торонто в том же году. Эдгертон работал в кадре с Лукасом Хеджесом, Николь Кидман и Расселом Кроу.
В 2019 году Эдгертон появился на канале Netflix в фильме Дэвида Мишо «Король Англии», современной адаптации шекспировской пьесы. Он также выступил соавтором сценария и сыграл одну из главных ролей. Премьера картины состоялась на кинофестивале в Венеции в 2019 году.
