Jego rodzicami byli Constance z domu Marantaz i Andre Emmerich (marszand i właściciel galerii)[1]. Ojciec urodził się w Niemczech; gdy miał kilka lat jego rodzina z powodu narastającego antysemityzmu wyemigrowała najpierw do Holandii, następnie do Stanów Zjednoczonych[2]. Brat Noaha Emmericha, Toby Emmerich, również związał się z branżą filmową[1], został prezesem studia filmowego New Line Cinema.
Studiował na Uniwersytecie Yale oraz w szkole filmowej New York University[3]. Jako aktor debiutował w pierwszej połowie lat 90. epizodycznymi rolami głównie w produkcjach telewizyjnych. Pozytywne opinie uzyskał za występ w filmie Piękne dziewczyny, otrzymując następnie regularne angaże do ról drugoplanowych (Truman Show, Życie, Częstotliwość). Zaczął później regularnie występować w filmach dramatycznych (Julie Johnson, Bez granic, W cieniu chwały). W 2011 J.J. Abrams obsadził go w roli głównego antagonisty w produkcji Super 8. W 2010 zagrał w dwóch odcinkach serialu Żywe trupy, otrzymując za ten występ nominację do nagrody Saturna w kategorii najlepszego gościnnego występu w produkcji telewizyjnej. W 2013 otrzymał jedną z głównych ról w serialu Zawód: Amerykanin.