Dopo essersi diplomato al Wilde Lake High School a Columbia nel 1987, si laureò nell'università di Yale in storia e cultura orientale. Grazie alla buona conoscenza della lingua giapponese, si trasferì in Giappone a Osaka dove lavoro' per tre anni alla Enterprise Foundation, un'associazione di volontariato fondata dal nonno materno, architetto miliardario. Dopo questa esperienza decise quindi di tornare a New York per dedicarsi completamente alla sua carriera cinematografica. Conobbe quindi il drammaturgo Edward Albee, che gli offrì una parte nella produzione teatrale Fragments.

Dopo questo successo, Edward fece parte del musical di Woody Allen Tutti dicono I Love You.

Nel 1997 Edward Norton fu al fianco di Woody Harrelson, nel film di Miloš Forman Larry Flint - Oltre lo scandalo. Nel 1998 si trasformò in uno skinhead americano per il suo ruolo nel film American History X. La prestazione teatrale in questo film gli fece guadagnare una nomination agli Oscar come "miglior attore protagonista".

Nel 1999 uscì Fight Club, al fianco di Brad Pitt, dove si affermò come attore di ruolo a 360 gradi.

Nel 2003 partecipa a The Italian Job accanto a Mark Wahlberg, mentre nel 2006 lavora come protagonista in L'illusionista accanto a Paul Giamatti e Jessica Biel. Tra le sue love stories si ricordano quelle con Courtney Love, Salma Hayek e Drew Barrymore.

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La sua carriera è ricca di film, tra i quali ricordiamo Il nome della rosa nel quale, all'età di 17 anni, ha interpretato il novizio Adso da Melk, Robin Hood: principe dei ladri, nel ruolo di Will Scarlett, e Intervista col vampiro, dove interpreta Daniel Malloy.

Vanta inoltre varie apparizioni in telefilm di successo, tra i quali Alias.

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