Formé à la rue Blanche puis à l'Actor's studio, Eric Caravaca met du temps à percer au cinéma. Après quelques courts métrages, il obtient un rôle dans Un samedi sur la terre de Diane Bertrand en 1996. Puis, le comédien enchaîne les rôles secondaires avec discrétion (La voie est libre de Stephane Clavier, 1998). Son premier grand rôle dans C'est quoi la vie? de Francois Dupeyron en 1999, lui permet d'acquérir une certaine notoriété auprès de la profession et le César du meilleur espoir masculin. Suivent La Parenthese enchantee de Michel Spinosa et Sans plomb de Muriel Teodori grâce auquel il remporte le Prix Espoir romantique de Cabourg. Eric Caravaca revient en tête d'affiche avec La Chambre des officiers du même François Dupeyron en 2001 et donne à nouveau la réplique à Emma de Caunes pour Les Amants du Nil en 2002. Par la suite, il incarne l'ange noir d'Eduardo Noriega dans Novo et décroche un an plus tard un rôle intense dans Son frère de Patrice Chéreau.
Ne se refusant pas non plus au cinéma de genre comme Cette femme-là (2003) ou La Chambre des morts (2007), l'acteur est choisi par Patrice Chéreau en 2003 pour interpréter Luc, un jeune homosexuel qui renoue le dialogue avec Son frère lorsqu'il apprend que celui-ci est atteint d'un mal incurable.
Ce goût pour un cinéma de l'intime, au plus près de l'humain, se retrouve dans sa première réalisation, intitulée Le Passager, une œuvre sur le deuil et la transmission, présentée à Venise en 2005. Puis, de retour devant la caméra, il est à l'affiche de deux œuvres engagées, La Raison du plus faible, le polar social de Lucas Belvaux puis Mon colonel, un film sur la Guerre d'Algérie produit par Costa-Gavras, qui le dirigera également dans Eden à l'Ouest en 2009.
Par la suite, le comédien rencontre Dieu dans Qui a envie d'être aimé ? avec le chanteur Benjamin Biolay. Il participe également à deux thrillers assez mal reçus : Comme les 5 doigts de la main (2010) et L'Avocat (2011). En 2012, c’est toujours de religion dont il est question avec Ici-bas, dans lequel une nonne, sous les traits de la prometteuse Céline Sallette, tombe amoureuse de lui. L’année suivante, il est à l'affiche de Tu honoreras ta mère et ta mère aux côtés de Nicole Garcia et Gaspard Ulliel.
