Jérémie Renier prend très tôt des cours de théâtre, de mime, et fréquente l'Ecole du cirque de Bruxelles. Après s'être produit sur les planches et à la télévision belge, le comédien est engagé à 14 ans dans La Promesse des frères Jean-Pierre et Luc Dardenne. Son interprétation est saluée dans son pays et en France, où il commence dès lors à recevoir des propositions. En 1999, François Ozon fait appel à lui pour les sulfureux Amants criminels, où il donne la réplique à sa compatriote Natacha Régnier.Jérémie Rénier participe par la suite à de grosses productions comme le drame historique Saint-Cyr (2000) et le film d'aventure Le Pacte des loups (2001). Souvent cantonné dans des rôles de jeunes premiers, il joue les adolescents perturbés dans Faites comme si je n'étais pas là (2000) et Le Pornographe (2001). Garçon énigmatique dans le premier long métrage de Lionel Epp, En territoire indien (2003), il incarne un consultant en ressources humaines aux prises avec la réalité du monde de l'entreprise dans Violence des échanges en milieu tempéré (2004) de Jean-Marc Moutout.
Mais 2005 est aussi marquée par ses émouvantes retrouvailles avec les frères Dardenne, qui font appel à lui pour interpréter le père immature de L'Enfant (Palme d'Or à Cannes).
Oscillant entre naïveté et cynisme dans les grinçants Fair play et Président en 2006, cet acteur très courtisé par les cinéastes français tourne régulièrement dans sa Belgique natale, comme en témoignent le déjanté Dikkenek et Nue propriété avec son frère Yannick et Isabelle Huppert en 2006. Prenant part à des projets à la fois grand public et insolites (Potiche, du théâtre de boulevard revisité par Ozon, Philibert, une parodie de cape et d'épée, ou Pièce montée, une comédie romantique sur le mariage), il reste aussi fidèle à ceux qui lui ont donné sa chance (Le Silence de Lorna puis Le Gamin au vélo des Dardenne).
Fort de son succès grandissant, Jérémie Renier s'exporte : entre 2007 et 2008, il fait une incursion dans le cinéma anglo-saxon avec ses rôles dans Reviens-moi et Bons Baisers de Bruges. En 2012, l'acteur est à l'affiche de deux longs-métrages très disparates : il se glisse dans la peau d'un meurtrier rongé par la jalousie dans Possessions d'Eric Guirado, rôle pour lequel il prend dix-huit kilos ! Difficile à croire, quand on sait que la même année, il se transforme en un Claude François plus vrai que nature dans le biopic musical de Florent Emilio Siri, logiquement intitulé Cloclo.
En 2013, Jérémie Renier tourne pour Jean-Baptiste Andréa dans le thriller La Confrérie des larmes puis est à l'affiche l'année suivante du biobic Saint Laurent où il incarne l'amant du couturier, Pierre Bergé, rôle pour lequel il est nominé au César du Meilleur Acteur dans un Second Rôle Masculin. On le retrouve cette même année dans le drame Le Grand Homme dans la peau d'un légionnaire tête brûlée ayant du mal à trouver sa place dans la société. Un rôle confirmant son engouement pour les personnages torturés, à l'instar de ses prestations de policiers évoluant dans les univers très sombres de Waste Land et Ladygrey.
