James McAvoy débute à l'écran dans le thriller inédit THE NEAR ROOM (David Hayman, 1995) puis sort diplômé de la Royal Scottish Academy of Music and Drama en 2000, avant de gagner les planches londoniennes.

Il joue surtout à la télévision, dans des fictions de guerre, comme le téléfilm REGENERATION (Gillies MacKinnonn 1997) et la série BAND OF BROTHERS/FRÈRES D'ARMES (2001), mais aussi dans les feuilletons STATE OF PLAY (2003) et SHAMELESS (2004-2005).

Il incarne des rôles clé de films inédits en France comme BOLLYWOOD QUEEN (Jeremy Wooding, 2002) et le choral BRIGHT YOUNG THINGS (Stephen Fry, 2003).

Il traverse les frontières dans un second rôle de LA PLUS BELLE VICTOIRE (Richard Loncraine, 2003), en faune dans LE MONDE DE NARNIA : LE LION, LA SORCIÈRE BLANCHE ET L'ARMOIRE MAGIQUE (Andrew Adamson, 2005) et en 'handicapé moteur d'INSIDE I'M DANCING (Damien O'Donnell, 2004).

Il mène les fantaisies romantiques PENELOPE (Mark Palansky) avec Christina Ricci et Reese Witherspoon et STARTER FOR 10 (Tom Vaughan), inédit en France (2006).

Il fait sensation en médecin d'Idi Amin alias Forest Whitaker dans le sombre LE DERNIER ROI D'ÉCOSSE de Kevin MacDonald (2006).

Les rôles romanesques le happent et il remonte le temps pour JANE (Julian Jarrold) avec Anne Hathaway, REVIENS-MOI (Joe Wright) avec Keira Knightley, TOLSTOÏ, LE DERNIER AUTOMNE (Michael Hoffman) avec Helen Mirren, et THE CONSPIRATOR (Robert Redford) avec Robin Wright (2007-2010).

Il devient un jeune pro des grosses productions musclées face à Angelina Jolie dans le musclé WANTED (Timur Bekmanbetov, 2008) et en Professeur Charles Xavier jeune dans X-MEN : LE COMMENCEMENT (Matthew Vaughn, 2011) avec Michael Fassbender et Jennifer Lawrence.

Il double le héros nain de jardin de GNOMÉO ET JULIETTE (Kelly Asbury) et le fils cadet du Père Noël dans MISSION : NOËL (Sarah Smith, Barry Cook) (2011).

Avec la trentaine, il prend de l'épaisseur en tête des thrillers musclés TRANCE (Danny Boyle) avec Vincent Cassel et Rosario Dawson, WELCOME TO THE PUNCH (Eran Creevy) avec Mark Strong et Andrea Riseborough, en flic junkie de FILTH (Jon S. Baird) et en mari du diptyque newyorkais THE DISAPPEARANCE OF ELEANOR RIGBY (Ned Benson) (2013).