Brad Pitt nació en Shawney, Oklahoma, pero creció en Springfield, Missouri, lugar donde su padre poseía su negocio.
Tiene dos hermanos menores, Julie (nacida en 1969) y Doug (nacido en 1966). Este último es propietario de una compañía informática.
Tras acabar su instrucción secundaria en el Kickapoo High School de Springfield, Brad comenzó a estudiar Periodismo en la Universidad de Missouri. Pronto dejó plantada la carrera para trasladarse a California con la intención de trabajar en la industria cinematográfica. Antes de lograr su sueño se ocupó en una empresa de frigoríficos, e incluso llegó a formar parte del personal de una tienda de comida de pollo llamada El Pollo Loco.
En el cine, y tras aparecer en series de televisión como Los problemas crecen (1987-1989) o Dallas (1987-1988), Brad debutó en el año 1987 interviniendo sin acreditar en Golpe al sueño americano. Más tarde protagonizó en la Fox una teleserie con el protagonismo de cuatro amigos de instituto, Glory days, que fue cancelada tras la emisión de seis episodios.
Su película revelación fue Thelma y Louise (1991), road movie dirigida por Ridley Scott y protagonizada por Susan Sarandon y Geena Davis. Con posterioridad protagonizó títulos como El río de la vida (1992), Leyendas de pasión (1994), película por la que fue nominado al Globo de Oro; Seven —thriller de David Fincher en el que, interpretando al policía David Mills, compartió protagonismo con Morgan Freeman— y Doce Monos (1995), filme coprotagonizado por Bruce Willis y Madeleine Stowe por el que ganó el Globo de Oro. Por esta película, Pitt también recibió su única nominación a los Premios Óscar, en la categoría de mejor actor secundario.
Brad tiene prohibida su entrada en China por protagonizar Siete años en el Tibet (1997), trabajo dirigido por Jean-Jacques Annaud que no gustó demasiado a las autoridades del país asiático. El mismo año interpretó a un terrorista del IRA en La sombra del diablo (1997).
Otras películas destacadas de su filmografía son El Club de la Pelea (1999), Snatch: cerdos y diamantes (2000), Ocean’s Eleven (2001), Troya (2004). Otros títulos de su filmografía son Babel (2006), dirigido por Alejandro González Iñárritu, y Ocean’s Thirteen (2003), tercera entrega de esta serie de títulos de comedia de robos dirigida por Steven Soderbergh.
En El curioso caso de Benjamin Button (2008), película inspirada en un cuento de F. Scott Fitzgerald, interpretó a un hombre que nacía viejo y perdía años cuando avanzaba el tiempo. En Bastardos sin Gloria (2009), era el teniente Aldo Raine. En el drama El árbol de la vida (2011) fue dirigido por Terrence Malick. En Moneyball (2011) interpretó al dirigente de beisbol Billy Beane.
Fue el protagonista y productor de Guerra Mundial Z (2013). Interpretó a un soldado estadounidense en Corazones de Acero (2014), película ambientada en la Segunda Guerra Mundial. Un año después produjo y participó como actor en La gran apuesta (2015), y coprotagonizó con Angelina Jolie Frente al mar (2015).
En el año 2016 estrenó como productor The OA (2016-2019), teleserie de fantasía y misterio con Brit Marling. En el año 2019 estrenó Érase una vez en Hollywood (2019), película en la que volvió a ser dirigido por Quentin Tarantino. En este filme, ambientado en el Hollywood de 1969, Brad era el doble de un actor interpretado por Leonardo DiCaprio.
Por ese trabajo fue galardonado con el Premio Óscar y el Globo de Oro al mejor actor secundario del año. El mismo año se convirtió en un astronauta en busca de su padre desaparecido en Ad Astra (2019). En verano del año 2000 contrajo matrimonio con la actriz Jennifer Aniston, conocida por la teleserie Friends.
La pareja se separó en enero del año 2005. Poco después, Brad comenzó una relación con Angelina Jolie, su compañera de reparto en la película Sr. y Sra. Smith (2005), con la que ha tenido una hija biológica, Shiloh Nouvel, y tres adoptados, uno procedente de Camboya, Maddox Chivan; otro de Vietnam, Pax Thien, y una tercera de Etiopía, Zahara Marley.
Brad y Angelina se casaron en el año 2014. Dos años después iniciaron los trámites del divorcio después de que Jolie sospechase una infidelidad de Brad con la actriz francesa Marion Cotillard, su compañera de reparto en Aliados (2016), película ambientada en tiempos de la Segunda Guerra Mundial.
En el 2018 se rumoró una relación con Kate Hudson y, más tarde, con Jennifer Aniston y con Charlize Theron (nacida en 1975). Ninguno confirmado. En una entrevista en el año 2017, Brad reconoció que se había sometido a terapia para solucionar sus problemas con el alcohol. En 2020 comenzó una relación con la modelo alemana Nicole Poturalski casi 30 años menor que él.