Narodil se v Pittsburghu do židovské rodiny, otci Haroldovi Goldblumovi (lékař) a matce Shirley Temeles (moderátorka v radiu). Má sestru Pamelu a staršího bratra Leeho. Další bratr, Rick, zemřel ve 23 letech. Jeho prarodiče pocházeli z Běloruska a Polska.

V 17 letech se odstěhoval do New Yorku, aby studoval herectví. Na Broadwayi si odbyl premiéru ve hře Dva gentlemani z Verony, ve filmu pak v roce 1974, konkrétně ve snímku Přání smrti s Charlesem Bronsonem.

Goldblum hrál za svůj život v několika velmi úspěšných filmech či seriálech. V roce 1986 byl obsazen do filmu Moucha. Za tuto roli obdržel Saturn Award. V roce 1988 hrál ve filmu Pozemšťanky jsou lehce k mání a o rok později ve filmech The Tall Guy a v druhém pokračování filmu Moucha 2.

V roce 1990 obdržel cenu na festivalu Sitges za roli ve filmu Mister Frost. Českým divákům můžou být také známy jeho role ve filmech Jurský park, Ztracený svět: Jurský park, Den nezávislosti, Svatý muž, Hráč, Princ egyptský nebo Jako kočky a psi. Od roku 2009 působí v seriálu Zákon a pořádek: Zločinné úmysly.