James Gandolfini étudie à la Rutgers University de New Brunswick dans le New Jersey, avant de courir les castings et les rôles. Il débute à trente ans à Broadway dans « Un tramway nommé désir » de Tennessee Williams, face à Jessica Lange et Alec Baldwin (1992).

Puis il enchaîne les seconds rôles au cinéma chez Sidney Lumet (UNE ÉTRANGERE PARMI NOUS, DANS L'OMBRE DE MANHATTAN), Tony Scott (TRUE ROMANCE, USS ALABAMA), Anthony Minghella (MR. WONDERFUL) et Alain Corneau (LE NOUVEAU MONDE, (1992-1997).

Il brille aussi dans les méconnus et éclectiques ITALIAN MOVIE (Roberto Monticello), MONEY FOR NOTHING (Ramon Menendez) avec John Cusack, TERMINAL VELOCITY (Deran Sarafian) avec Charlie Sheen, PERDITA DURANGO (Alex de la Iglesia) (1993-1997) et rejoint les 12 HOMMES EN COLÈRE (William Friedkin, tv, 1997).

Il seconde les vedettes Geena Davis dans ANGIE (Martha Coolidge), Demi Moore dans LA JURÉE (Brian Gibson), Denzel Washington dans LE TÉMOIN DU MAL (Gregory Hoblit), Sharon Stone dans LES PUISSANTS (Peter Chelsom) et Nicolas Cage dans 8 MM (Joel Schumacher) (1994-1999).

Il reste un partenaire régulier de John Travolta dans GET SHORTY (Barry Sonnenfeld), SHE'S SO LOVELY (Nick Cassavetes), PRÉJUDICE (Steven Zaillian), CŒURS PERDUS (Todd Robinson) et L'ATTAQUE DU MÉTRO 123 (Scott) (1995-2009).

Il décroche le rôle clé de Tony Soprano, parrain puissant et pourtant tourmenté de la série produite par la chaîne HBO et plébiscitée LES SOPRANO (1999-2007), qu'il mène avec un talent unanimement salué pendant huit ans, un Golden Globe et trois Emmy à la clé.

Italo-américain à la stature imposante, expert en ombres et en ironie, il devient dès lors partie prenante de projets phares, dans des partitions clés face aux stars Julia Roberts et Brad Pitt dans LE MEXICAIN (Gore Verbinski, 2001), Robert Redford dans LE DERNIER CHÂTEAU (Rod Lurie, 2001) ou Sean Penn et Jude Law dans LES FOUS DU ROI (Steven Zaillian, 2006).

Il défend aussi les œuvres indépendantes et singulières THE BARBER (Joel & Ethan Coen, 2001), ROMANCE & CIGARETTES (John Turturro, 2005) ou WELCOME TO THE RILEYS (Jake Scott, 2010).
Il produit et mène le documentaire ALIVE DAY MEMORIES : HOME DROM IRAQ (Jon Alpert & Ellen Goosenberg Kent, 2007) qui interroge les soldats de retour du front, joue à Broadway « Le Dieu du carnage » de Yasmina Reza (2008) et prête sa voix pour MAX ET LES MAXIMONSTRES (Spike Jonze, 2009).

Chef du Pentagone pour IN THE LOOP (Armando Iannucci, 2009), chef de la CIA pour ZERO DARK THIRTY (Kathryn Bigelow, 2012), il reprend du service face à Brad Pitt dans le thriller COGAN (Andrew Dominik, 2012).