Hans första större roll var 2002 i filmen Den osynlige där han spelade Kalle i ungdomsgänget som misshandlade Niklas. Bland senare filmroller märks Frank Wagner i Johan Falk-filmerna, en roll han också blev guldbaggenominerad för 2010, och den makthungrige Sverker Karlsson i filmerna om Arn.[7]
Hans far kommer från USA och är av engelskt, irländskt, skotskt och tyskt påbrå, medan hans mor Bitte är svensk. Joel Kinnaman har svenskt och amerikanskt medborgarskap.[9]
Sedan 2014 är Joel Kinnaman ambassadör för barnrättsorganisationen ECPAT Sverige, som arbetar för en värld fri från barnsexhandel.[10] I juni 2018 medverkade Kinnaman i en reklamfilm för bilföretaget Volvo.[11]
Privatliv
Kinnaman hade under två års tid, 2012 till 2014 ett förhållande med den amerikanska skådespelerskan Olivia Munn. Han var mellan åren 2015 och 2018 gift med den svenska tatueraren Cleo Wattenström.[12] Sedan 2024 är Kinnaman gift med den svensk-australiska modellen Kelly Gale.[13][14]
Den 6 augusti 2021 lämnade Kinnaman in och beviljades ett tillfälligt besöksförbud mot den svenska modellen Bella Davis, som han menade utpressat honom efter att de haft ett kort förhållande i slutet av 2018.[15] Davis förnekade att hon försökt utpressa Kinnaman.[16] Davis anklagade i sin tur Kinnaman för våldtäkt. I maj 2022 meddelade Åklagarmyndigheten att förundersökningarna om förtal och utpressning lagts ner och i oktober lades förundersökningen om oaktsam våldtäkt ner.[17]