Son père est un militaire américain membre de l'US Air Force et sa mère est française. En 1980, Jean-Marc Barr quitte les États-Unis pour la France et étudie la philosophie à la Sorbonne, puis va étudier le théâtre à Londres. En 1986, de retour en France, il débute dans de petits rôles au théâtre, à la télévision et au cinéma. Mais il est révélé dans le film Le Grand Bleu, de Luc Besson, puis il marque un tournant dans sa carrière lors de la rencontre avec Lars von Trier. Il passe derrière la caméra en 1999 en réalisant Lovers réalisé selon les principes du Dogme95, suivi par trois autres longs métrages. On a pu également le voir incarner le « Charmless Man » dans le clip de 1995 du groupe anglais Blur.
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