Né en 1980, dans une famille de professionnels du spectacle - son père est le réalisateur Stephen Gyllenhaal, sa sœur l'actrice Maggie Gyllenhaal révélée par le rôle titre de
La Secrétaire,
Jake Gyllenhaal incarne à onze ans le fils de Billy Crystal dans la comédie à succès de Ron Underwood
La Vie, L'Amour...les Vaches, puis tourne
A Dangerous Woman sous la direction de son père et aux côtés de Debra Winger. En 1994, il joue le fils de Robin Williams dans l'épisode "Bop Gun" de la série "Homicide".
Durant ses études secondaires, Jake Gyllenhaal se produit régulièrement sur scène et participe comme chanteur à un petit groupe de rock qui s'illustrera notamment au Roxy.
En 1999,
Jake Gyllenhaal assure le rôle principal de
Ciel D'Octobre, une touchante évocation de la jeunesse du physicien Homer Hickman Jr. qui lui vaut un large succès critique. En 2001, il tient aux côtés de Drew Barrymore, Jena Malone et Noah Wyle le rôle-titre de la fable fantastique de Richard Kelly
Donnie Darko pour lequel il est cité à l'Independent Spirit Award. En 2002, il tourne avec Jennifer Aniston dans un autre succès majeur du Festival de Sundance :
The Good Girl de Miguel Arteta qui recueillera quatre citations à l'Independent Spirit Award. À l'automne de cette même année, il tient la vedette de
Moonlight Mile, drame écrit et réalisé par Brad Silberling, où il a pour partenaires Dustin Hoffman, Susan Sarandon et Holly Hunter.
Jake Gyllenhaal a fait ses débuts à la scène dans la production londonienne de "This Is Our Youth" de Kenneth Lonergan, qui lui a valu l'Evening Standard Award. On le retrouve en 2006 dans
Le Secret De Brokeback Mountain d'Ang lee,
Jarhead - La Fin De L'Innocence de Sam Mendes,
Proof de John Madden. Il joue également dans
Preuve Irréfutable de John Madden avec Gwyneth Paltrow et Anthony Hopkins. En 2007 il tient le haut de l’affiche de
Zodiac de David Fincher, présenté en sélection Officielle au Festival de Cannes 2007. En 2008 on le retrouve sur nos écrans dans le film de Gavin Hood
Détention Secrète aux côtés de Meryl Streep et de Reese Witherspoon.
Dans
Brothers (2010)
Jake Gyllenhaal incarne le frère délinquant de Tobey Maguire, aux côtés de Natalie Portman. La même année, il tient le rôle principal de
Prince Of Persia : Les Sables Du Temps, l’adaptation du célèbre jeu vidéo, avant de tomber sous le charme d'Anne Athaway dans la comédie dramatique
Love, Et Autres Drogues.
En 2011,
Jake Gyllenhaal n'a que huit minutes pour sauver la fille et un train entier d'un attentat terroriste dans le thriller de science-fiction
Source Code. L'année suivante, il donne la réplique à Michael Pena dans le film de flics
End Of Watch.