Nació el 1 de marzo de 1969 en Las Palmas de Gran Canaria, España, hijo de la actriz Pilar Bardem (María del Pilar Bardem Muñoz) y el empresario José Carlos Encinas Doussinague Sus abuelos maternos fueron los actores Rafael Bardem y Matilde Muñoz Sampedro, y su tío es el guionista Juan Antonio Bardem.

Javier Bardem demostró su gusto por la actuación a la edad de seis años cuando apareció en la serie El Pícaro en 1974.

En su adolescencia participó en varias series de televisión mientras hacía gira por España con una compañía teatral y jugaba rugby.

A principios de los 90 desempeñó papeles que lo colocaron como un símbolo sexual gracias a cintas como Las edades de Lulú, Tacones Lejanos y, principalmente, Jamón, Jamón, donde comparte créditos con su actual pareja, Penélope Cruz.

Otras cintas que lo hicieron destacaron son: Carne Trémula, Boca a Boca, Entre las Piernas, Los Lunes al Sol y Antes que Anochezca, que le dio su primera nominación al Oscar.

Aunque dicha cinta lo colocó como uno de los actores españoles más reconocidos, fue en Mar Adentro, de Alejandro Amenábar, donde alcanzó la fama internacional.

En el 2007 se alzó con el Oscar a Mejor Actor de Reparto por su papel de Anton Chigurh en Sin lugar para los débiles, de los hermanos Coen.

Su tercera nominación al Oscr llegó con Biutiful, de Alejandro González Iñárritu.

Ha sido tal el éxito que Bardem ha trabajado con directores como Woody Allen, Ridley Scott, Terrence Malick, Milos Forman y Sam Mendes.