Nato a Trani nel 1979, studia recitazione al Centro Sperimentale di Cinematografia. Attore di cinema, teatro e televisione, raggiunge il grande pubblico nel 2004 con il film Tre metri sopra il cielo, con il quale vince il “Globo d’oro” per il Miglior Attore Esordiente.

Nel 2007 è in sala con i film: Mio fratello è figlio unico di Daniele Luchetti, Manuale d’amore – Capitoli successivi diGiovanni Veronesi e Go Go Tales di Abel Ferrara.

Nel 2008 ritorna sul grande schermo con il thriller Colpo d’occhio, diretto da Sergio Rubini, a cui fanno seguito: Italiansdi Giovanni Veronesi, Il grande sogno di Michele Placido, Verso l’eden di Costa-Gavras e La prima linea di Renato De Maria.

Nel 2011 è protagonista del film Manuale d’amore 3 di Giovanni Veronesi e recita a teatro nel Romeo e Giulietta di Shakespeare per la regia di Valerio Binasco.

Nel 2013 è coprotagonista del film francese Gibraltar ed è al fianco di Emma Thompson in Effie di Richard Laxton, girato in Inghilterra. Sempre nello stesso anno è stato protagonista del film Un ragazzo d’oro di Pupi Avati con Sharon Stone.

Nel 2014 è alla Mostra del Cinema di Venezia per presentare Pasolini dove interpreta Ninetto Davoli diretto da Abel Ferrara e, in veste di produttore, presenta La vita oscena di Renato De Maria, in concorso nella sezione Orizzonti.

Nel frattempo gira La prima luce di Vincenzo Marra e Il sapore del successo di John Wells, produzione americana al fianco di Bradley Cooper. Alla fine dello stesso anno è nel cast di London Spy, serie tv targata BBC diretta da Jacob Verbrugge.

Il 2015 lo vede protagonista in Nessuno si salva da solo per la regia di Sergio Castellitto insieme a Jasmine Trinca. Nello stesso anno gira, in Azerbaijan, anche il film inglese Ali and Nino di Asif Kapadia e Pericle il nero di Stefano Mordini (di cui è anche produttore), tratto dall’omonimo libro di Giuseppe Ferrandino ed unico film italiano della selezione ufficiale Un Certain Regard del Festival di Cannes 2016.

Tra la fine del 2015 e l’inizio del 2016 si divide tra New York e Roma per girare il secondo capitolo di John Wick accanto a Keanu Reeves diretto da Chad Stahelski. Nello stesso anno gira La verità sta in cielo di Roberto Faenza e Dalida di Lisa Azuelos.

Nel 2017, dopo un nuovo progetto internazionale – Welcome Home di George Ratliff – è sul set dell’opera seconda di Valeria Golino, Euforia, insieme a Valerio Mastandrea, e di Loro di Paolo Sorrentino.

Nel 2018 gira i film Non sono un assassino di Andrea Zaccariello, Il testimone invisibile di Stefano Mordini, Il ladro di giorni di Guido Lombardi e Lo spietato di Renato De Maria, prendendo parte anche al cast dei film: Les traducteurs di Régis Roinsard e I villeggianti di Valeria Bruni Tedeschi.

L’anno successivo è sul set dell’opera prima di Ginevra Elkann, Magari, di Tre piani di Nanni Moretti e, con la Lebowski, la casa di produzione fondata col fratello Nicola, produce ed interpreta due film: Gli infedeli, diretto da Stefano Mordini, e L’ultimo Paradiso, diretto da Rocco Ricciardulli e coprodotto con Netflix.

Nel 2020 termina le riprese dell’ultimo film di Michele Placido L’ombra di Caravaggio, una co produzione internazionale, nei panni di Michelangelo Merisi.

Nel 2021 gira L’ombra del giorno di Giuseppe Piccioni, di cui è anche produttore insieme a Rai Cinema, Alla vita, una coproduzione italofrancese, e Quasi orfano di Umberto Carteni, prodotto da Rodeo Drive.

Nel 2023 si divide tra il set del nuovo film di Renato De Maria, del film Assassinio a Venezia di e con Kenneth Branagh e di Sei fratelli di Simone Godano.

Attualmente sta ultimando le riprese di Modi, opera seconda di Jhonny Depp, un biopic sulla vita di Modigliani, di cui è protagonista.