Né le 12 mars 1968 en Californie d’un père informaticien et d’une mère auteure de littérature de jeunesse, Aaron E. Eckhart passe son adolescence entre l’Angleterre et l’Australie, étudie le théâtre et rencontre Neil LaBute, dont il deviendra l’acteur fétiche (ils ont tourné six films ensemble à ce jour). Il part ensuite vivre de sa passion à New York, et après être passé par les planches, c’est son ami Neil LaBute qui lui offre son premier rôle sur grand écran en 1997 avec En Compagnie des hommes qui lui vaut d'ailleurs plusieurs distinctions. Il donne la réplique à Renée Zellweger dans Nurse Betty et à Gwyneth Paltrow dans Possession. Mais c’est grâce à Steven Soderbergh et Erin Brockovich, dans lequel il joue le petit ami de Julia Roberts, que le grand public le découvre. Il va ensuite tourner sous la direction d’Oliver Stone (L’Enfer du dimanche), Sean Penn (The Pledge), Ridley Scott (A Good Year) et Ron Howard (Les Disparues). Intéressé par les projets atypiques, il tient le premier rôle de Conversation(s) avec une femme, film utilisant le split screen de bout en bout, un peu à la manière de Time Code, la femme du titre étant Helena Bonham Carter. La carrière d'Eckhart prend son envol et il devient une tête d'affiche: avec l’ironique Thank You For Smoking (pour lequel il est nominé aux Golden Globes), Le Dahlia Noir (De Palma), Le Goût de la Vie avec Catherine Zeta-Jones et Abigail Bresling et The Dark Knight de Christopher Nolan dans lequel est et Harvey Dent/Double Face, rôle que Tommy Lee Jones, qui joue avec lui dans Les Disparues avait tenu avant lui. Autre correspondance, il a joué dans Le Dahlia Noir qui montre des passages du film L’homme qui rit, film qui a inspiré à Heath Ledger pour sa prestation du Joker dans The Dark Knight. Darren Aronofsky l’aurait bien vu en James Gordon dans son projet Batman : Year One adapté du comic écrit par Frank Miller et dessiné par David Mazzucchelli, avant que celui-ci ne soit abandonné et que Christopher Nolan ne s’en inspire pour faire Batman Begins. Le même Nolan l’avait casté pour jouer Leonard dans Memento, mais c’est finalement Guy Pearce qui a eu le rôle. En 2010, il partage l’affiche de Rabbit Hole avec Nicole Kidman, qui l’a personnellement choisi pour jouer son mari.