James Anthony "Jim" Sturgess est né le à Londres, en Angleterre (Royaume-Uni). Ses parents sont Peter et Jane (née Martin) Sturgess. Il a un frère aîné, Will et une petite sœur, Tia.
L'acteur à la première de La Guerre de l'ombre au Toronto International Film Festival 2008.
En 2009, il tourne dans Heartless, un film britannique qui parle des gangs londoniens et de la difficulté qu'ont les personnes avec un handicap à s'intégrer dans la société. Il y joue le rôle principal sous le prénom de Jemy, un jeune homme complexé par la tache de naissance qui recouvre une partie gauche de son visage et qui va ensuite signer un pacte avec le diable pour acquérir une beauté extérieure. Ce thriller psychologique est acclamé par la critique et l'impose comme un acteur à suivre[4].
En 2012, on le retrouve dans Cloud Atlas d'Andy et Lana Wachowski et Tom Tykwer, aux côtés de Halle Berry, Tom Hanks, Hugo Weaving et Bae Doona, film dans lequel il interprète six rôles différents. Il est notamment le héros dans Le journal de la traversée du Pacifique d'Adam Ewing, qui se déroule en 1849, dans lequel un jeune juriste, au cours d'un voyage à travers l'Océan Pacifique, voit sa vie menacée par un médecin cupide, trouve l'amitié d'un esclave auto-affranchi et décide finalement de s'engager avec son épouse dans la lutte contre l'esclavage. Il joue également, dans L'Oraison de Sonmi-451 qui se déroule en 2144, le rôle de Hae-Joo Chang, lieutenant de l'Union Rebelle contre l’État totalitaire à New-Seoul, chargé d'éduquer et de protéger Somni, clone naïf qui a conscience du lien entre les époques, les actes et leurs conséquences.
La même année, dans le film de science-fiction indépendant Upside Down, de Juan Solanas, il renoue avec la figure du jeune premier romantique en interprétant le rôle principal d'Adam Kirk, qui fera tout pour retrouver l'amour de sa vie, Eden Moore, incarnée par Kirsten Dunst, devenue amnésique à la suite d'un tragique accident. L'histoire se déroule dans un univers dans lequel deux planètes vivent l'une en dessous de l'autre avec des centres de gravité opposés. Eden vivant dans le monde d'en haut qui est le monde prospère et riche, et Adam vivant dans le monde d'en bas qui est le monde pauvre. Le film connait quelques complications en termes de distribution[5], et est considéré comme un échec commercial[6].
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