Justin Timberlake nació en Memphis, Tennessee, el 31 de enero de 1981, hijo de Lynn Harless y Randall Timberlake. Se crió en la cercana localidad de Millington. La primera influencia musical de Timberlake fue su padre, quien era director del coro de una iglesia local. Sus padres se divorciaron cuando él tenía cinco años.

Timberlake comenzó a presentarse a los ocho años, cuando participó en un concurso local de sincronización labial, interpretando una canción del popular grupo de los años 80 New Kids on the Block. Su actuación y la reacción del público animaron a su madre a buscar más oportunidades para Timberlake, quien, a pesar de su corta edad, parecía ser un intérprete nato y talentoso.

En 1992, a los once años, Timberlake apareció en un episodio del programa de talentos de televisión Star Search, interpretando una versión de una canción del popular artista de música country Alan Jackson. Animado tanto por su actuación en Star Search como por sus apariciones en numerosos programas locales, Timberlake se presentó a una audición para el programa All New Mickey Mouse Club de Disney en una convocatoria de casting en Nashville en 1993. La audición fue un éxito, y Timberlake se unió al elenco del programa de variedades, que también incluía a su futuro colaborador JC Chasez, así como a las futuras estrellas Britney Spears, Christina Aguilera y Ryan Gosling. Timberlake permaneció en el programa hasta su cancelación en 1995.

En 1995, el representante musical Lou Pearlman y los cantantes Chris Kirkpatrick y Joey Fatone se acercaron a Timberlake para proponerle formar un nuevo grupo musical compuesto exclusivamente por hombres. Pearlman ya era un titán del género, tras haber alcanzado el éxito con la fundación de los Backstreet Boys. Tras la incorporación de Chasez y Lance Bass, el grupo comenzó a trabajar en su álbum debut. La madre de Timberlake bautizó al grupo como ’N Sync después de comentar la compatibilidad de sus voces al cantar. El álbum NSYNC salió a la venta en 1997 y se convirtió en un éxito tanto en Estados Unidos como en el extranjero. Con el lanzamiento de los álbumes siguientes, No Strings Attached (2000) y Celebrity (2001), ’N Sync se convirtió en uno de los grupos musicales más populares de principios de la década de 2000, presentando shows por todo el mundo. El grupo obtuvo ocho nominaciones al Grammy entre 2000 y 2002, al tiempo que vendió más de 50 millones de discos.

Timberlake comenzó a trabajar en su primer álbum como solista, Justified, mientras ’N Sync se encontraba en una pausa que pronto resultó ser permanente. Lanzado en noviembre de 2002, el álbum consolidó a Timberlake como una estrella por derecho propio, lo que le valió cuatro nominaciones al Grammy y el premio a la mejor interpretación vocal pop masculina por la canción «Cry Me a River». Timberlake continuó colaborando con numerosos artistas populares, entre ellos Black Eyed Peas, Snoop Dogg y Nelly. En 2003, fue invitado a presentar el programa nocturno de sketches cómicos Saturday Night Live (SNL). Regresaría al programa como presentador en cuatro ocasiones durante la década siguiente, además de realizar varias apariciones como invitado.

A raíz de su éxito como artista solista y de sus colaboraciones musicales de gran repercusión, Timberlake fue seleccionado para acompañar a la estrella del pop Janet Jackson en su presentación durante el espectáculo de medio tiempo del Super Bowl de 2004. Timberlake ya se había presentado como telonero de Jackson en gira durante su etapa con ’N Sync. Al final de la actuación del dúo, Timberlake le quitó una parte del traje a Jackson, dejando al descubierto brevemente su pecho. Los productores del espectáculo y los representantes tanto de Jackson como de Timberlake calificaron de inmediato el incidente como un «fallo de vestuario». El escándalo, al que algunos comentaristas llamaron «Nipplegate», desató una controversia sobre el lugar que ocupa la desnudez en la televisión nacional, al tiempo que generó un debate sobre los dobles estándares, ya que Jackson fue la principal culpable del incidente a pesar de la participación de Timberlake. Timberlake se disculpó por el incidente mientras se desempeñaba como presentador en los Premios Grammy de 2004.

Timberlake salió prácticamente ileso de la controversia en torno al espectáculo del entretiempo del Super Bowl y, en 2006, lanzó su segundo álbum como solista, FutureSex/LoveSounds. Impulsado por los sencillos «SexyBack», «My Love» y «What Goes Around . . . Comes Around», el álbum fue un éxito comercial y de crítica, y fue nominado al Premio Grammy al Álbum del Año.

Aunque colaboró con su voz en canciones de artistas como Timbaland y Madonna, Timberlake pasó la última parte de la década de los 2000 prácticamente alejado de la grabación y las presentaciones musicales, dedicándose casi exclusivamente a la actuación. Aprovechando su experiencia en varias películas para televisión y lanzadas directamente en video, hizo su debut en el cine en 2006 con Alpha Dog, un drama criminal en el que interpretó un papel secundario. Si bien sus papeles en películas como La red social (2010), Maestra mala (2011) y Amigos con derecho a roce (2011) recibieron elogios moderados de la crítica, las actuaciones de Timberlake más apreciadas por el público tuvieron lugar durante sus participaciones como presentador y artista en SNL. Sus colaboraciones musicales con Andy Samberg, miembro del elenco de SNL, resultaron particularmente populares entre los espectadores, y Timberlake recibió el premio Emmy al Mejor Actor Invitado en una Serie de Comedia por su trabajo en el programa tanto en 2009 como en 2011. Presentó el programa por quinta vez en 2017.

Posteriormente, Timberlake coprotagonizó el thriller policiaco Runner Runner (2013) junto a Ben Affleck y Gemma Arterton. En 2016, prestó su voz al personaje de Branch en la película musical animada para niños Trolls, junto a Anna Kendrick, Zooey Deschanel, Christine Baranski y Gwen Stefani. Por su trabajo en la banda sonora de la película, específicamente en la popular canción «Can’t Stop the Feeling», Timberlake, junto con los coautores Max Martin y Shellback, obtuvo una nominación al Premio de la Academia a la Mejor Música Original para una Película.

Mientras tanto, Timberlake regresó a la música con el lanzamiento de The 20/20 Experience en 2013. El álbum recibió críticas muy favorables de publicaciones destacadas como Spin, Rolling Stone y The Observer, lo que reafirmó a Timberlake como el heredero contemporáneo de los titanes de la música Michael Jackson y Prince. El álbum ganó el premio al mejor disco de soul/R&B en los American Music Awards de 2013. El álbum complementario, The 20/20 Experience—2 of 2, salió a la venta en el otoño de 2013. No lanzó su siguiente álbum, Man of the Woods, que también resultó ser un éxito comercial, hasta cinco años después, en 2018, el mismo año en que regresó para encabezar el espectáculo del entretiempo del Super Bowl.

Sin dejar de lado sus papeles como actor, en Trolls World Tour (2020) volvió a interpretar el papel de Branch. Al año siguiente, se estrenó en el servicio de streaming Apple TV+ el drama de acción real Palmer, que sigue al personaje principal interpretado por Timberlake —un hombre que había sido condenado por un delito— mientras regresa a casa y se hace amigo de un niño. En 2022, Timberlake siguió apareciendo en televisión y en videos musicales. Al año siguiente lanzó la primera música nueva con sus compañeros de la banda 'N Sync desde principios de la década de 2000. Tras reunirse entre gran expectación para entregar un premio en los MTV Video Music Awards de ese año, su sencillo «Better Place», una contribución a la banda sonora de la próxima entrega de la franquicia cinematográfica Trolls, quedó disponible para descarga y transmisión. Al mismo tiempo, la película de drama criminal Reptile (2023), en la que Timberlake protagonizó junto a Benicio Del Toro, se estrenó en el Festival Internacional de Cine de Toronto antes de su lanzamiento en Netflix.

En marzo de 2024, Timberlake lanzó su sexto álbum de estudio, Everything I Thought It Was, que alcanzó el puesto número cuatro en las listas de álbumes de Estados Unidos. Tres meses después, Timberlake fue arrestado en Long Island, Nueva York, y acusado de conducir en estado de ebriedad. En septiembre de 2024, Timberlake se declaró culpable de un cargo menor de conducir bajo los efectos del alcohol y fue multado, se le suspendió la licencia y se le condenó a realizar servicio comunitario.