Acteur célèbre pour avoir joué Spider-Man dans le blockbuster The Amazing Spider-Man et dans la suite de 2014, The Amazing Spider-Man 2. Il a reçu une nomination aux Golden Globe du BAFTA pour son rôle dans The Social Network et une nomination aux Oscars pour son premier rôle dans Tu ne tueras point.
Il a été formé au Center for Speech and Drama de l'Université de Londres. Son rôle dans la pièce Kes au Royal Exchange Theatre de Manchester en 2004 lui a valu le prix du meilleur espoir du Manchester Evening News et du Evening Standard Theatre.
Il a remporté un British Academy Television Award du meilleur acteur pour son rôle dans le film de 2007 Boy A.
Il a entamé une liaison avec Shannon Woodward en 2008, et en 2011 avec sa co-vedette dans Amazing Spider-Man, Emma Stone. Il a rompu avec Stone en octobre 2015. Il a ensuite eu une relation avec la mannequin Christine Gabel. En janvier 2022, il a commencé à sortir avec Alyssa Miller, mais ils se sont séparés au printemps 2022. Il a un frère prénommé Ben Garfield.
En 2009, il a joué le rôle de Anton dans le film de Terry Gilliam, L'imaginarium du docteur Parnassus.