Urodził się wDublinie[3][4]. Jest najmłodszym synem Rity Farrell (z domu Monaghan) i Eamona Farrella, piłkarza grającego wlatach 60. w klubieShamrock Rovers[5]. Miał brata Eamona Farrella Jr., choreografa i nauczyciela dramatu[6], i dwie siostry – Catherine (ur. 1971) i Claudine (ur. 1973)[7]. Dorastał wCastleknock[8].
Studiował aktorstwo w Gaiety School of Drama[9] w Dublinie.
Brał udział w przesłuchaniu dla kandydatów do irlandzkiego zespołuBoyzone, ale jego kandydatura została odrzucona, gdyż pozostali członkowie grupy obawiali się, że Farrell zdominuje cały boysband. Przez rok źródłem jego utrzymania był taniec w styluwesternowym. Potem wyjechał do Australii i został aktorem. Po raz pierwszy pojawił się na srebrnym ekranie w serialuBBCBallykissangel (1996)[4]. Po roli w dramacie wojennymKraina tygrysów (Tigerland, 2000) zdobył opinię jednego z najzdolniejszych aktorów młodego pokolenia[4] oraz odebrał nagrodę krytyków filmowych na festiwalach wBostonie iLondynie.
Zwrócił na siebie uwagę krytyków występami w kolejnych filmach. Talent aktorski potwierdził rolą oficera zaopatrzeniowego uwięzionego przez Niemców w dramacie wojennymWojna Harta (Hart’s War, 2002), otrzymując Złoty Puchar na festiwalu filmowym wSzanghaju. Za rolę w tym filmie zainkasował 2,5 mln dol. Następnie został zaangażowany przezStevena Spielberga w filmieRaport mniejszości (Minority Report, 2002), gdzie u bokuToma Cruise’a zagrał postać detektywa. Również w 2002 wystąpił wTelefonie, który okazał się hitem kasowym, podobnie jakS.W.A.T. Jednostka Specjalna (S.W.A.T., 2003)[4]. Rok 2003 przyniósł mu udział w jeszcze czterech produkcjach:Rekrut (The Recruit),Intermission,Veronica Guerin czy w ekranizacji słynnegokomiksu,Daredevil[10].
Został obsadzony w tytułowej roli królaMacedonii w historycznej epopeiAleksander (Alexander, 2004), za co dostał 15 mln dol., po czym stwierdził, że dziwnie się czuje, gdy na jego konto wpływają takie sumy. Za występ otrzymał nominację doZłotej Maliny. W trakcie pracy nad filmem naraził producentów filmu na koszty, gdy musieli pokryć jego rachunek zaalkohol i zdemolowanie hotelu Le Meridien wMarrakeszu. Po tym wybryku zażądano od Farrella poddania się kuracji odwykowej. Całkowita abstynencja była też warunkiem jego zaangażowania do roli detektywaJamesa „Sonny’ego” Crocketta w filmie sensacyjnymPolicjanci z Miami (Miami Vice, 2006).
Od października 2000 do listopada 2001 był związany z angielską aktorką i piosenkarką Amelią Warner, z którą przez cztery miesiące pozostawał w związku małżeńskim, ostatecznie zakończonym rozwodem[4]. Spotykał się zMichelle Rodriguez (2002–2003), modelką Kim Bordenave (od stycznia 2002 do listopada 2003), z którą ma chorującego nazespół Angelmana syna Jamesa (ur. 12 września 2003)[12],Maeve Quinlan (w lutym 2002),Ashley Scott (w październiku 2002),Angeliną Jolie (2003–2004),Britney Spears (w styczniu 2003),Demi Moore (w lutym 2003), Nicole Narain (w lipcu 2003),Rosario Dawson (2004),Lindsay Lohan (w listopadzie 2004),Carmen Electrą (2006–2007),Lake Bell (w kwietniu 2006), Muireann McDonnell (od maja 2007 do czerwca 2008) i Emmą Forrest (2008–2009). Ze związku zAlicją Bachledą-Curuś (2008 do lipca 2010)[13] ma syna Henry’ego Tadeusza (ur. 7 października 2009 wLos Angeles)[14]. Był też związany zRihanną (w kwietniu 2011)[15] iElizabeth Taylor (od 2009 do marca 2011)[16].
W wywiadach potwierdzał, że po rozwodzie z Amelią Warner korzystał z usług ekskluzywnych prostytutek[4].