Guy Pearce est un acteur australien, fils d'un pilote néo-zélandais (mort dans un accident d'avion) alors que Guy Pearce n'avait que neuf ans) et d'une institutrice anglaise. Il est le neveu de l'acteur Gene Hackman. A trois ans, ses parents quittent l'Angleterre pour l'Australie.
De 15 à 22 ans, Guy Pearce fait du bodybuilding à haut niveau, le menant au titre de Junior Mr. Victoria. Parallèlement, il passe de nombreux castings, en particulier au théâtre, avant d'être engagé en 1985 pour jouer dans la série australienne les voisins. Il restera dans le show plusieurs années. Il apparaît aussi dans d'autres séries à succès australiennes, comme Summer Bay (1988) ou bien la saga des McGregor (1993).
Au début des années 90, il obtient ses premiers rôles sur grand écran. En 1994, sa carrière prend son essor grâce à son rôle de drag-queen dans Priscilla, folle du désert. Ce rôle lui ouvre les portes d'Hollywood. En 1997, il joue dans L.A. Confidential, puis en 1999, il est en tête d'affiche de Vorace. En 2000, on le retrouve de nouveau dans un gros budget Hollywoodien, avec L'Enfer du devoir.
En 2000, il joue pour Christopher Nolan dans Memento. Le réalisateur pensera de nouveau à lui par deux fois par la suite, et ce même si à chaque fois il ne fut finalement pas retenu. Tout d'abord, il fut pressenti pour incarner Batman dans Batman Begins (rôle finalement tenu par Christian Bale. Puis, il fut en lice pour jouer Harvey Dent dans The Dark Knight (devancé en cela par Aaron Eckhart). Guy Pearce a failli jouer dans un autre film de super-héros, Daredevil, où il devait tenir le rôle principal, mais il a préféré décliner la proposition qui lui était faite.
En 2004, il joue pour Jean-Jacques Annaud dans Deux frères. 2006 le voit incarner Andy Warhol dans Factory girl (il deviendra ami de l'actrice Sienna Miller sur le tournage) et 2007 Houdini dans Au-delà de l'illusion.
En 2005, il joue dans The Proposition de John Hillcoat. Il retrouvera le réalisateur en 2009 pour La Route.
Parmi ses autres prestations notables, on retrouve Démineurs de Kathryn Bigelow et le discours d'un roi de Tom Hooper, deux films ayant rapporté l'Oscar du meilleur film.
 
Guy Pearce, malgré son succès hollywoodien incontestable, reste toujours très actif sur la scène théâtrale australienne (malgré un break entre 2002 et 2009).
Il chante aussi à ses temps perdus, dans un orchestre de jazz: Unconscious Brothers.
 
Il est marié depuis 1997 avec Kate Mestitz, une psychologue australienne.