Бардем родился в городе Лас-Пальмас-де-Гран-Канария, на Канарских островах, Испания. Его мать Пилар Бардем (урождённая Мария дель Пилар Бардем Муньос) была актрисой, а его отец — Хосе Карлос Энсинас Доуссинаге — имел кубинские корни, был бизнесменом в экологической сфере. Вскоре после рождения Хавьера родители развелись. Его мать растила детей одна. В семье Бардема очень много режиссёров и актёров: его дедушка — режиссёр Рафаэль Бардем, бабушка — актриса Матильда Муньос Сампедро, дядя — режиссёр и сценарист Хуан Антонио Бардем. Актёрами стали и его сестра Моника Бардем и брат Карлос Бардем.
Ребёнком Хавьер проводил много времени в театрах и на съёмочных площадках. Когда Бардему было 6 лет, он впервые сыграл в телевизионном сериале Фернандо Фернана Гомеса «Плут» (El pícaro). До того как стать актёром, Хавьер был членом испанской национальной сборной по регби. Хоть он и рос в актёрской семье, он не видел себя в этом бизнесе. Живопись была его первой любовью, которую он начал изучать в художественно-промышленной школе (исп.Escuela de Artes y Oficios). Нуждаясь в деньгах, чтобы платить за своё обучение, Хавьер начал карьеру актёра, но он также говорил, что был плохим художником, и вскоре оставил эту идею. В 1989 году он участвовал в комедийном телевизионном шоу «Весь день впереди» (El día por delante), где должен был носить костюм Супермена в разных скетчах. Также Бардем признался, что один день работал стриптизёром.
В кино Бардем дебютировал в двадцатилетнем возрасте, сыграв небольшую роль в фильме «Возрасты Лулу», где также сыграла его мать. Режиссёру фильма Бигас Луна понравилась игра актёра, и он предложил ему главную роль в своём следующем фильме — «Ветчина, ветчина», где он сыграл продавца ветчины и модель для нижнего белья. В фильме также сыграла Пенелопа Крус, фильм имел международный успех. Бардем также сыграл в следующем фильме Луна — «Золотые яйца», представ в образе эксцентричного строителя.
Талант актёра заметили в США. В 1997 году актёр Джон Малкович хотел поработать с Бардемом, но актёр был вынужден отказаться, так как плохо владел английским. Однако в этом же году состоялся его дебют в американском кино: вместе с Рози Перес он сыграл практикующего сантерию преступника в фильме «Пердита Дуранго». В декабре этого же года Бардем получил приз зрительских симпатий Европейской киноакадемии. После он снова работал на родине. В 2000 году к актёру пришло международное признание. Он сыграл в фильме Джулиана Шнабеля «Пока не наступит ночь», исполнив роль кубинского поэта Рейнальдо Аренаса. Актёр даже получил похвалу от своего кумира Аля Пачино, который оставил ему сообщение на автоответчик. Бардем посчитал это лучшим подарком в жизни. За роль в фильме Бардем был награждён призом Венецианского кинофестиваля. Актёр также стал первым испанским актёром, выдвинутым на «Оскар» «за лучшую мужскую роль».
Сразу после фильма Шнабеля Бардем отказался от роли в фильме Стивена Спилберга «Особое мнение», в итоге роль сыграл Колин Фаррелл. Вместо этого в 2002 году он снимается в режиссёрском дебютном фильме Джона Малковича «Танцующая наверху». Малкович изначально видел в роли детектива испанского актёра, а фильм долго ждал финансирования, что позволило Бардему выучить английский и сыграть эту роль. За свою роль в фильме «Понедельники на солнце» Бардем получил ещё одну премию «Гойя» за лучшую мужскую роль. Своим ответным словом на церемонии награждения Бардем воспользовался, чтобы вместе со своими коллегами выразить протест против войны в Ираке.
В 2004 году Бардем снялся в драме Алехандро Аменабара «Море внутри». За роль Рамона Сампедро, парализованного мужчины, борющегося за легализацию эвтаназии, Бардем получил множество призов, среди которых — призы Венецианского кинофестиваля, Европейской киноакадемии и номинация на «Золотой глобус», а также премию «Гойя» за лучшую мужскую роль[1]. В том же году фильм «Море внутри» получил «Оскар» за лучший иностранный фильм. Тогда же он сыграл небольшую роль в фильме Майкла Манна «Соучастник».
8 ноября 2012 года Бардем был удостоен именной звезды на голливудской «Аллее славы». На церемонии закладки присутствовали некоторые члены съёмочной группы боевика «007: Координаты «Скайфолл»», в котором Бардем исполнил роль главного злодея[2]. За эту свою киноработу актёр был номинирован на премию BAFTA Британской киноакадемии.
В 2017 году Бардем исполнил роль главного антагониста, капитана Армандо Салазара в приключенческом фильме «Пираты Карибского моря: Мертвецы не рассказывают сказки», пятой части знаменитой франшизы. Осенью того же года в России вышел драматический триллер Даррена Аронофски «Мама!» о молодой паре, чьи отношения оказываются под угрозой из-за незваных гостей. Жену героя Бардема сыграла Дженнифер Лоуренс, а гостями, которые и нарушили покой пары, выступили Эд Харрис и Мишель Пфайффер. Картина получила неоднозначные отзывы.
В драме 2017 года «Эскобар» Бардем исполнил главную роль колумбийского наркобарона Пабло Эскобара. Фильм является экранизацией романа-автобиографии «Loving Pablo, Hating Escobar», написанного Вирхинией Вальехо. Партнёрами актёра по съёмочной площадке стали Питер Сарсгаард и Пенелопа Крус[3].
В 2020 году Хавьер Бардем снялся во второстепенной роли в фантастике Дени Вильнёва «Дюна» и в фильме «Неизбранные дороги» режиссёра и сценариста Салли Поттер[4], в котором Бардем исполнил главную мужскую роль.
Родной язык Бардема — испанский, но он свободно говорит и по-английски. Актёр является поклонником музыки хеви-метал, в особенности — группы AC/DC. Он не умеет водить машину: садится за руль только во время игры в кино. Также он постоянно называет себя «работником», а не актёром[5].
Несмотря на то, что Бардем часто играет злодеев, он ненавидит насилие. Эта ненависть зародилась в нём во время драки в ночном клубе, оставившей его со сломанным носом.
В 2007 году Бардем начал встречаться с Пенелопой Крус, своей партнёршей по фильму «Вики Кристина Барселона» (они познакомились ещё в 1992 году на съёмках картины «Ветчина, ветчина»). В июле 2010 года они поженились[6][7]. У супругов есть двое детей — сын Леонардо Энсинас Крус (род. 25 января 2011)[8][9][10][11] и дочь Луна Энсинас Крус (род. 22 июля 2013)[12].
Ранее у актёра были длительные отношения с переводчиком Кристиной Пэйлз. Они встречались в течение 10 лет[13].
Во время палестино-израильского конфликта 2014 года Бардем и Крус подписали открытое письмо, в котором назвали действия Израиля геноцидом.
С января 2018 года Бардем является активистом Greenpeace, выступающим за защиту Антарктиды.