Ben Mendelsohn commence sa carrière en pratiquant le théâtre dans une école parisienne. Il revient en Australie et débute à la télévision dans la série The Henderson Kids ( 1985 à 1987). A la fin de la série, Ben décroche un rôle dans le film The Year My Voice Broke, une chronique estivale sur l'adolescence des années 60 réalisé par John Duigan.
Ben joue à la fois au théâtre et dans plusieurs films indépendants (Black and White, Cosi, Idiot Box,Spotswood et The Big Steal) avant de s'expatrier à Hollywood pour jouer dans Vertical Limit de Martin Campbell. Il parvient à décrocher un rôle au sein du film Le Nouveau Monde de Terrence Malick en 2005 puis inscrit son nom au générique d'Australia de Baz Luhrmann, avec Nicole Kidman et Hugh Jackman.
Il a reçu plusieurs citations pour sa prestation dans la série Love My Way. Par ailleurs, il a fait de nombreuses apparitions dans Nos vies secrètes, Halifax F.P., G.P., Sydney Police.
