Dafoe začal s herectvím už na střední škole, dlouho se věnoval avantgardnímu divadlu a ve filmu debutoval v pětadvaceti letech. Zlomovou se pro něj stala role seržanta Eliase ve válečném filmu Olivera Stonea Četa, za kterou byl poprvé nominován na Oscara. Mezinárodní popularitu mu přineslo ztvárnění pochybujícího a zhřešivšího Ježíše ve skandálním filmu Martina Scorseseho Poslední pokušení Krista. Působivou kreaci předvedl třeba s Madonnou v erotickém thrilleru Tělo jako důkaz, diváci ho zaregistrovali i v Anglickém pacientovi.

Po různých akčních snímcích 90. let pak přišel jeden z jeho nejlepších výkonů v roli upírského herce Maxe Schrecka v hororu Ve stínu upíra a druhá nominace na Oscara v roce 2001. Ve Spidermanovi si například vyzkoušel létajícího padoucha Goblina.

Dafoe nepatří k hollywoodským hercům plnícím stránky bulváru. Soukromí si přísně střeží, s režisérkou Elizabethou LeCompteovou má už dospělého syna Jacka. Před pěti lety se oženil s italskou herečkou a režisérkou Giadou Colagrandeovou.