En su época como estudiante de instituto comenzó a vincularse con la interpretación tras participar en unos cursos de drama que se impartían como actividad extraescolar, al tiempo que fue un jugador destacado de hockey sobre hierba. A los 17 años tomó la decisión de abandonar sus estudios y se trasladó a Sydney con el objetivo de convertirse en actor profesional. Se formó en la compañía teatral Golden Shakesperare y en 1993 realizó su debut televisivo con la serie australiana "Ship to Shore". En 1996 intervino en un episodio de la serie "Sweat" y un año más tarde actuó en la película neozelandesa "Blackrock".
Ese mismo año consiguió su primer contacto con la popularidad con la serie de aventuras norteamericana "Conor, el rugido", que pese a estar una sola temporada en antena, hizo que los productores se fijasen en él y le asignasen su primer papel en Hollywood en la comedia romántica juvenil "10 razones para odiarte" (1999), formando pareja con Julia Stiles.
Después de acompañar a Brian Brown en la película australiana "Two Hands" (1999), en 2000 interpretó el papel secundario de Gabriel Martin, el hijo de Benjamin Martin (Mel Gibson) en la película de aventuras ambientada en la Guerra de la Independencia "El patriota" de Roland Emmerich.
Su primera película como protagonista fue la anacrónica historia de aventuras medievales "Destino de caballero" (2001) de Brian Helgeland. Acto seguido secundó a Billy Bob Thornton y Halle Berry en el drama "Monster's Ball" de Marc Foster. Con sus siguientes trabajos no tuvo demasiada suerte, ya que intervino en una fallida una nueva adaptación de la novela de A.E.W. Mason "Las cuatro plumas" estrenada en 2002 y luego participó en película de terror "El devorador de pecados" (2003), en esta última trabajó de nuevo a las órdenes de Brian Helgeland.
En 2003 interpretó a un legendario ladrón australiano en el film australiano "Ned Kelly". Entre 2002 y 2004 mantuvo un romance con la actriz Naomi Watts, su compañera de reparto en este film. Antes había sido relacionado sentimentalmente con otras actrices como Lisa Zane o Heather Graham.
En 2005 realizó un papel de reparto en la película sobre los pioneros del monopatín en norteamerica titulada "Los amos de Dogtown". Ese mismo año fue Jacob Grimm en la reivindicable película de aventuras y fantasía "El secreto de los Hermanos Grimm" de Terry Gilliam, en la que compartió reparto con Matt Damon, que daba vida a su hermano Wilhelm.
Ese mismo año consiguió su consagración como actor gracias al drama "Brokeback Mountain" de Ang Lee, donde interpretó a Ennis Del Mar, un vaquero que mantiene una relación de amor clandestina con su compañero de trabajo, el también vaquero Jack Twist (Jake Gyllenhaal). Pese a la polémica inicial, el film se convirtió e uno de los títulos más aclamados de 2005 y le reportó nominaciones al Globo de oro (en la categoría de Mejor actor dramático), al BAFTA y al Oscar. Además logró los galardones de Mejor Actor del 2005 del Círculo de Críticos de Cine de Nueva York y del Círculo de Críticos de Cine de San Francisco. Durante el rodaje de esta película conoció a la actriz Michelle Williams, (que interpretaba a Alma, su esposa en la ficción), que luego se convirtió en su pareja sentimental. En octubre de 2005 nació la hija de ambos, llamada Matilda Rose (Jake Gyllenhaal es su padrino). La pareja terminó su relación en 2007.
El gran éxito de "Brokeback Mountain" lo convirtió en uno de los actores más prometedores de Hollywood y pronto empezaron a colgarle la etiqueta de sex symbol. Para su cuarta película rodada en 2005 se metió en la piel del seductor Giacomo Casanova en "Casanova" de Lasse Hallström. En 2006 trabajó en el drama "Candy" y en 2007 fue uno de los actores que conformaron el reparto coral de la película "I'm Not There" de Todd Haynes, un film relacionado con la figura del legendario cantante Bob Dylan y que aún permanece inédito en España.
Entre abril y noviembre de 2007 rodó en "El Caballero Oscuro" de Christopher Nolan, secuela de la excelente "Batman Begins" (2005), de nuevo con Christian Bale en el papel de Bruce Wayne/Batman y en la que Heath interpretó al villano El Joker. A principios de 2008 se encontraba rodando "The Imaginarium of Doctor Parnassus" de Terry Gilliam. Lamentablemente, su prometedora carrera ha quedado truncada debido que el día 22 de enero de 2008 fue encontrado muerto a la edad de 28 años en un apartamento de Manhattan en el que se encontraba alojado, la causa fue una sobredosis accidental de medicamentos. En el verano de 2008 estrenó "El Caballero Oscuro", cosechando un gran éxito de crítica y público y Heath recibió alabanzas por su interpretación del Joker, de la que muchos apuntan que ha hecho olvidar la encarnación de Jack Nicholson en "Batman" (1989) de Tim Burton, y además le ha reportado numerosos premios póstumos como Mejor actor secundario, entre los que figuran un Globo de oro, un premio del Sindicato de actores y un Oscar, siendo recogido este último galardón por su propia familia para luego ser entregado a su hija Matilda. En lo referente a "The Imaginarium of Doctor Parnassus", el film pudo ser finalizado y se estrenó en 2009. Se aprovechó el material que filmó Heath y gracias a que la película era de fantasía, para completar las escenas que faltaban se contó con colaboración de los actores Johnny Depp, Jude Law y Colin Farrell (todos ellos amigos suyos) para sustituirlo en las escenas en las que el personaje principal cambia de aspecto cada vez que atraviese un espejo mágico. Ledger también tenía previsto debutar como director con una adaptación de la novela "The Queen"s Gambit" de Walter Tevis, en la que además iba a realizar un papel secundario.
Entre abril y noviembre de 2007 rodó en "El Caballero Oscuro" de Christopher Nolan, secuela de la excelente "Batman Begins" (2005), de nuevo con Christian Bale en el papel de Bruce Wayne/Batman y en la que Heath interpretó al villano El Joker. A principios de 2008 se encontraba rodando "The Imaginarium of Doctor Parnassus" de Terry Gilliam. Lamentablemente, su prometedora carrera ha quedado truncada debido que el día 22 de enero de 2008 fue encontrado muerto a la edad de 28 años en un apartamento de Manhattan en el que se encontraba alojado, la causa fue una sobredosis accidental de medicamentos. En el verano de 2008 estrenó "El Caballero Oscuro", cosechando un gran éxito de crítica y público y Heath recibió alabanzas por su interpretación del Joker, de la que muchos apuntan que ha hecho olvidar la encarnación de Jack Nicholson en "Batman" (1989) de Tim Burton, y además le ha reportado numerosos premios póstumos como Mejor actor secundario, entre los que figuran un Globo de oro, un premio del Sindicato de actores y un Oscar, siendo recogido este último galardón por su propia familia para luego ser entregado a su hija Matilda. En lo referente a "The Imaginarium of Doctor Parnassus", el film pudo ser finalizado y se estrenó en 2009. Se aprovechó el material que filmó Heath y gracias a que la película era de fantasía, para completar las escenas que faltaban se contó con colaboración de los actores Johnny Depp, Jude Law y Colin Farrell (todos ellos amigos suyos) para sustituirlo en las escenas en las que el personaje principal cambia de aspecto cada vez que atraviese un espejo mágico. Ledger también tenía previsto debutar como director con una adaptación de la novela "The Queen"s Gambit" de Walter Tevis, en la que además iba a realizar un papel secundario.