Greg Grunberg obtuvo sus primeros papeles en películas y como invitado en series de televisión a partir de 1990. Fue a finales de esta década que empezó a obtener papeles más reconocidos: de 1998 a 2002 apareció como Sean Blumberg en Felicity, creada por Matt Reeves y por su amigo de la infancia J. J. Abrams, con quien siguió colaborando a traves de los años. También ganó reconocimiento por aparecer entre 2001 y 2006 como Eric Weiss en la serie de ABC Alias, y como Matt Parkman en la serie Heroes de NBC desde su inicio en 2096 hasta su final en 2010. Fue un miembro recurrente del reparto en las dos primeras temporadas de la serie dramática de Showtime Masters of Sex. En la pantalla grande destacan sus participaciones en películas como El hombre sin sombra (2000), Misión: Imposible 3 (2006) y Star Trek (2009). Volvió a trabajar con J. J. Abrams en Star Wars: El despertar de la fuerza (2015) y una vez más en Star Wars: El ascenso de Skywalker (2019).