Né et élevé à New York, Adrien Brody est le fils de la photographe Silvia Blachy. Très tôt, celle-ci va le pousser vers une carrière artistique en l'inscrivant aux cours de comédie de l'American Academy of Dramatic Arts. Il obtient alors ses premiers rôles à 12 ans dans la sitcom Annie McGuire puis dans New York Stories (sketch Le Complot d'Oedipe de Woody Allen).

Quatre ans plus tard, il interprète un délinquant dans King of the Hill de Steven Soderbergh et plusieurs petits rôles dans des séries B hollywoodiennes (Le Guerrier d'acier, Une équipe aux anges). Il tourne également plusieurs films indépendants tels que The Last time I committed suicide avec Keanu Reeves.

Mais, en 1998, alors qu'il devait tenir le premier rôle de la fresque de guerre, La Ligne rouge, il est évincé au profit de Jim Caviezel. Terrence Malick lui confie tout de même un second rôle, dans lequel il se fait remarquer. De grands metteurs en scène font désormais appel à lui. Il incarne un musicien punk dans Summer of Sam de Spike Lee, un étudiant juif dans Liberty Heights de Barry Levinson ou encore un syndicaliste dans Bread and Roses de Ken Loach.

La consécration arrive en 2003 avec Le Pianiste de Roman Polanski, dans lequel Adrien Brody joue le rôle du musicien virtuose Wladyslaw Szpilman, Juif polonais parqué dans le ghetto de Varsovie durant la Seconde guerre mondiale. Sa prestation sobre et émouvante lui vaut l'Oscar et le César du Meilleur acteur, et fait de lui un des comédiens les plus sollicités d'Hollywood. S'orientant alors vers une carrière plus grand public, il tourne en 2004 les thrillers fantastiques Le Village de Shyamalan, et The Jacket, et a été choisi pour incarner le héros de King Kong dans la nouvelle version, signée Peter Jackson.