Guy Pearce wurde als Sohn einer Britin und eines Neuseeländers in Großbritannien geboren. Als er drei Jahre alt war, zog die Familie nach Australien. Er verlor seinen Vater, einen Royal Australian Air Force Testpiloten, mit acht Jahren. Als Jugendlicher versuchte sich Pearce als Amateur-Bodybuilder und wurde Junior Mr. Victoria. Nebenbei trat er in diversen Theaterproduktionen auf.
Guy Pearce gab sein Schauspieldebüt als 19-Jähriger in „Neighbours“. Für drei Jahre spielte er die beliebte Rolle des Mike Young. Er beschloss die Serie zu verlassen, nachdem die Produzenten ihm nicht erlaubten, eine Filmrolle zu übernehmen.
Nach seinem Abgang aus der erfolgreichen Seifenoper blieb Pearce gut beschäftigt. Als Transvestit zog er 1994 in The Adventures of Priscilla, Queen of the Desert große Aufmerksamkeit auf sich. 1994-1996 spielte er in Snowy River: The McGregor Saga mit, 1997 folgte die Titelrolle im Biopic Erol Flynn. Der internationale Durchbruch kam für den Darsteller 1997 mit „L.A. Confidential“, für seine Rolle wurde er für den SAG Award nominiert. Auch für „Memento“ (2002) gab es viel Kritikerlob.
Auch im Oscarprämierten Drama „The Hurt Locker“ (2009) war Pearce zu sehen. Es folgten „The King's Speech“ und „Animal Kingdom“.
2011 übernahm Guy Pearce eine Hauptrolle in der HBO-Miniserie Mildred Pierce neben Kate Winslet. Auch für die australische Krimiserie Jack Irish kehrt der Darsteller seit 2012 regelmäßig auf den Fernsehbildschirm zurück.
Weitere Stationen seiner Filmvita beinhalten „Prometheus“ (2012), „Lawless“ (2012), „Iron Man 3“ (2013) und „The Rover“ (2014). Neben Colin Firth und Nicole Kidman ist er 2016 in „Genius“ zu sehen.
2017 schließt er sich dem Cast der Serie When We Rise an.
1997 heiratete Pearce seine ehemalige Mitschülerin, die Psychologin Kate Mestitz. Im Oktober 2015 gab das Paar seine Trennung bekannt.