Jeremy Renner ist das älteste von sieben Kindern. Die Eltern, Valeria Tague und Lee Renner, heirateten als Jugendliche und ließen sich bereits 1981 wieder scheiden. Seine Vorfahren sind eingewanderte Deutsche und Iren.
Renner begann im Alter von 24 Jahren mit der Schauspielerei. Sein Filmdebüt gab er mit der 1995 produzierten Filmkomödie Die Chaos-Clique auf Klassenfahrt. Mit seiner Darstellung des Serienmörders Jeffrey Dahmer in dem 2002 veröffentlichten Psychothriller Dahmer weckte er erstmals die Aufmerksamkeit der Kritiker und wurde für einen Independent Spirit Award nominiert. Einem größeren Publikum wurde Renner 2007 durch eine Hauptrolle in Juan Carlos Fresnadillo Horrorfilm 28 Weeks Later bekannt.
Kathryn Bigelows mehrfach ausgezeichneter Kriegsfilm Tödliches Kommando – The Hurt Locker wurde für Renner zum Durchbruch: Für seine Rolle des Sergeant William James wurde er bei der Oscarverleihung 2010 als Bester Hauptdarsteller nominiert. Bei der Oscarverleihung 2011 war er erneut nominiert, diesmal als Bester Nebendarsteller für seine Rolle in Ben Afflecks Kriminaldrama The Town – Stadt ohne Gnade.
In den Comicverfilmungen Thor (2011), Marvel’s The Avengers (2012), Avengers: Age of Ultron (2015) und The First Avenger: Civil War (2016) übernahm Renner die Rolle des Bogenschützen Hawkeye. Er übernahm nach Matt Damon den vierten Bourne-Film, Das Bourne Vermächtnis. 2013 spielte er den Hänsel in der Neuverfilmung von Hänsel und Gretel: Hexenjäger, dazu spielte er im selben Jahr in American Hustle mit. In dem Thriller Wind River von Taylor Sheridan, der am 21. Januar 2017 im Rahmen des Sundance Film Festivals seine Premiere feierte, übernahm Renner als Mitarbeiter des United States Fish and Wildlife Service eine Hauptrolle.
Neben seinen Filmrollen trat Renner in verschiedenen Werbespots (unter anderem für Duracell) im US-Fernsehen und auch im Musikvideo Trouble der Rocksängerin Pink auf.
In Deutschland wird er überwiegend von Gerrit Schmidt-Foß synchronisiert.
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