Miał pięć lat, gdy zafascynowało go przedstawienie teatralne dla dzieci, w którym wystąpiła jego opiekunka Betsy True. Wówczas postanowił, że zostanie aktorem.

Edward jest najstarszym z trojga dzieci państwa Norton. Ma siostrę Molly i brata Jamesa. Ojciec, Edward Norton Senior, prawnik, był prokuratorem generalnym w czasie prezydentury Jimmy'ego Cartera. Matka, Robin, pracowała w szkole. Dziadek Edwarda, architekt James Rouse, zaprojektował m.in. South Seaport w Nowym Jorku; znany jest również jako pomysłodawca shopping malli.

Norton studiował astronomię i filologię japońską. W 1991 ukończył Uniwersytet Yale z dyplomem z historii. Rozpoczął pracę w firmie The Enterprise Foundation, którą założył jego dziadek. Edward pracował w filii w Osace, ponieważ płynnie mówi po japońsku. Po powrocie do Nowego Jorku zaczął grywać w teatrach off-broadwayowskich. Wystąpił w sztuce Edwarda Albee "Fragments". Dorabiał jako kelner.

W 1996 wystąpił w filmie Miloša Formana "Skandalista Larry Flynt". Za drugoplanową rolę w "Wszyscy mówią: kocham Cię" (1996) otrzymał nagrodę Stowarzyszenia Krytyków Filmowych Los Angeles. Kiedy Leonardo DiCaprio odrzucił propozycję zagrania w "Lęku pierwotnym" (1996), producent filmu bezskutecznie poszukiwał odpowiedniego aktora. Gdy zobaczył Nortona w jednym z przedstawień teatralnych, natychmiast zaangażował go w roli Aarona Stamplera. Aktor został uhonorowany Złotym Globem oraz nominacją do Oscara w kategorii "najlepszy aktor drugoplanowy" i nominacją do nagrody Brytyjskiej Akademii Filmowej. W 1997 odrzucił rolę poszukiwanego przez Toma Hanksa żołnierza w filmie "Szeregowiec Ryan" (1998). Wybrał występ w "Więźniu nienawiści" (1998) i otrzymał kolejną nominację do Oscara, tym razem w kategorii "najlepszy aktor". Miloš Forman brał pod uwagę jego kandydaturę w czasie poszukiwań odtwórcy roli Andy'ego Kaufmana w filmie "Człowiek z księżyca" (1999). Producenci wybrali jednak Jima Carreya. Reżyser David Fincher widział Nortona tylko w filmie "Skandalista Larry Flynt", gdy zdecydował się na zaangażowanie go w roli schizofrenika w "Podziemnym kręgu". Edward i występujący w filmie Brad Pitt uczęszczali na lekcje wyrobu mydła.

Debiut reżyserski Nortona nosi tytuł "Zakazany owoc" (2000). Historię, która stała się podstawą do scenariusza napisał przyjaciel aktora z czasów studenckich, Stuart Blumberg. Edward wystąpił w filmie w roli Ojca Briana. Dedykował film zmarłej matce.

Aktor zajmuje się działalnością charytatywną. Część pieniędzy z gaży przekazuje Akademii St. Frances, która przyznaje stypendia im. Robin Norton.

Jest fanem muzyki rockowej. W 1998 grał na gitarze w czasie koncertów grupy Hole w Los Angeles. Przyjaźni się z wokalistką grupy.

Swoją kotkę Maggie nazwał tak na cześć bohaterki dramatu "Kotka na gorącym blaszanym dachu".