Timberlakes talent for sang og skuespil blev først opdaget i talentshowene Star Search og The Mickey Mouse Club, da Timberlake endnu var barn. I 1995 kom han med i boybandet 'N Sync, som fik stor succes i slutningen af 90'erne og begyndelsen af 00'erne, inden de besluttede at holde pause på ubestemt tid i 2002.
Samme år udgav Justin Timberlake sit første soloalbum, det r&b-orienterede Justified, der blev en kæmpesucces og samtidig gav ham forøget respekt blandt lidt ældre musikfans og anmeldere. Albummet indeholdt singler som "Like I Love You", "Cry Me A River", "Rock Your Body" og "Senorita" og var produceret af blandt andre Timbaland og The Neptunes. Albummet har til dato solgt over 10 millioner eksemplarer.
I 2004 blev Justin Timberlake impliceret i noget af en skandale, da han optrådte til det meget sete Super Bowl-show og sang duet med Janet Jackson. Her kom han – ved et tilsyneladende uheld, som mange dog mente var planlagt – at rive Janet Jacksons top af, således at hun viste sit bryst for cirka 140 millioner tv-seere. Adskillige af disse var forargrede over brystfremvisningen, og episoden resulterede i stribevis af klager og flere erstatningskrav. Timberlake måtte offentligt beklage episoden.
I 2006 udgav Justin Timberlake sit andet album, FutureSex/LoveSounds, som igen blev et stort hit og blandt andet rummede singlerne "Sexy Back" og "My Love". Samme år var Timberlake vært med MTV Music Awards, der dette år blev afholdt i København.
I 2007 medvirkede Timberlake på plader med blandt andre Timbaland, Duran Duran og 50 Cent, og året efter sang han duet med Madonna på hittet "4 Minutes". I 2009 gæstede han Timbalands album Shock Value II.
I 2013 udgav Timberlake hele to album med et halvt års mellemrum, The 20/20 Experience og The 20/20 Experience 2 of 2, der gav ham hits som "Suit & Tie" og "Mirrors" fra etteren og "Not a Bad Thing" fra toeren. Han hittede også som gæstevokalist på Jay-Z-nummeret "Holy Grail".
I 2014 fik han et hit med gæstevokal på Michael Jacksons posthumt udgivne sang "Love Never Felt So Good". Timberlake forsøgte i øvrigt i sin tid at sætte NSync-sangen "Gone" fra 2001 til Jackson, som dog takkede nej.
I 2016 opnåede Timberlake et kæmpehit med sangen "Can't Fight the Feeling" fra animationsfilmen Trolls, hvor han også lagde stemme til den mandlige hovedrolle.
I 2018 udsendte han et nyt album, det let countryinspirerede Man of the Woods, som fik noget dårligere anmeldelser end forgængerne og heller ikke solgte helt så godt uden dediceret at floppe. Samme år også optrådte han igen til Super Bowl-finalen, denne gang uden at forårsage skandale.
Ved siden af sin musikkarriere har Timberlake også haft en del filmroller, og han har blandt andet haft hovedroller i film som The Social Network (2010), Bad Teacher (2011), Friends With Benefits (2011) og In Time (2011), ligesom han som nævnt også har lagt stemme til en af hovedrollerne i Trolls (2016) og efterfølgeren Trolls World Tour (2020).
Privat har Timberlake været gift med skuespilleren Jessica Biel siden 2012, og de har to sønner på henholdsvis fem og et halvt år. Tidigere har han dannet par med blandt andre Britney Spears og Cameron Diaz.
LÆS OGSÅ: EKSKLUSIVT TIMBERLAKE-INTERVIEW: "Jeg sætter en stor ære i at være den person, jeg er"
Se videoen til kæmpehittet "Can't Stop the Feeling" fra 2016:
