Dorastał w Conway w stanie Waszyngton. Wychowywał się w rodzinie katolickiej pół-Słowaka, pół -Szwajcara kręgarza Jamesa Caviezela, gwiazdy uniwersyteckiej drużyny na UCLA oraz amerykańskiej Irlandki Maggie Caviezel. Już jako dziecko miał zdolności mimiczne, potrafił znakomicie naśladować sławy ekranu i estrady. Kiedy uczył się w katolickiej podstawówce, występował w szkolnych przedstawieniach, szczególnie spodobał się w roli Szymona w wigilijnym spektaklu. Tak naprawdę miał być koszykarzem. Marzył o grze w NBA. Razem z trójką sióstr – Anne, Amy, Erin – i bratem Timothym trenował koszykówkę od dziecka. Grał w szkolnych drużynach szkoły katolickiej John F. Kennedy Memorial High School w Burien, w stanie Waszyngton, O'Dea High School w Seattle (1986), Bellevue Community College i na University of Washington. Marzenia przekreśliła kontuzja stopy. Nabawił się jej podczas intensywnych treningów. Dopiero kiedy porzucił koszykówkę, pomyślał o aktorstwie.
W 1990 roku wyjechał do Los Angeles i przekonał asystentów Gusa Van Santa, że jest świeżo upieczonym emigrantem z Włoch i w dramacie Moje własne Idaho (My Own Private Idaho, 1991) dostał dziesięciosekundowy epizod przedstawiciela włoskich linii lotniczych, a do wygłoszenia miał zaledwie dwie linijki tekstu: Czy ma pan jakiś bagaż? i Życzę miłego lotu. Potem jednak bezskutecznie zabiegał o jakąkolwiek rolę. Po dwóch miesiącach miał dosyć. Zaczął dorabiać jako kelner na hollywoodzkich przyjęciach. Po trzech miesiącach dostał wreszcie wyczekany angaż w dramacie sportowym Pojedynek oszustów (Diggstown, 1992) jako rasista, który naprzykrza się czarnoskóremu bokserowi. Pojawił się też w jednym z odcinków serialu Cudowne lata (The Wonder Years, 1992) jako gwiazdor koszykówki Bobby Riddle. W 1993 roku bez trudu dostał stypendium od prestiżowej nowojorskiej Juilliard School, ale z nauki zrezygnował na rzecz udziału w biograficznym epickim westernie Wyatt Earp (1994), gdzie u boku Kevina Costnera zagrał najmłodszego z braci Earpów. Wtedy właśnie zaczęły się jego problemy z koncentracją uwagi przy czytaniu i zapamiętywaniem tekstu. Lekarze rozpoznali u niego dysleksję, wynik kontuzji odniesionej jeszcze w szkole – podczas jednego z meczów Caviezel oberwał piłką w głowę i na 45 minut stracił przytomność. Dysleksja była przeszkodą w jego karierze aktorskiej, jednak w przygotowaniach do kolejnych filmów zaczęła pomagać mu żona Kerri (od roku 1997), nauczycielka języka angielskiego, niegdyś gwiazda koszykówki, którą Caviezel poznał w 1993 roku na randce w ciemno, zaaranżowanej przez jego siostry.
Zagrał epizod wojskowego pilota F-18 (tego, który mówi: Jesteśmy 500 stóp od celu) w sensacyjnym thrillerze przygodowym Twierdza (The Rock, 1996). Po udziale w komedii sportowej Małpa na boisku (Ed, 1996) i roli szeregowego 'Slov' Slovnika w dramacie sensacyjnym G.I. Jane (1997) z Demi Moore, zagrał w końcu swoją przełomową rolę szeregowego Witta w sensacyjnym dramacie wojennym Cienka czerwona linia (The Thin Red Line, 1998). Słynie z tego, że zdecydowanie odmawia udziału we wszystkich reklamach i grania scen erotycznych. Na planie melodramatu Oczy anioła (Angel Eyes, 2001) poprosił, aby Jennifer Lopez zakryła piersi i tego samego wymagał od Ashley Judd w thrillerze Bez przedawnienia (High Crimes, 2002). Wcielił się w postać idealisty Edmunda Dantesa, marynarza nieświadomie zawikłanego w spisek polityczny, który został przez jego wrogów wykorzystany dla osiągnięcia prywatnych korzyści w ekranizacji słynnej powieści Aleksandra Dumasa Hrabia Monte Christo (The Count of Monte Cristo, 2002). Jednak dopiero kreacja Jezusa Chrystusa w filmie Mela Gibsona Pasja (The Passion of the Christ, 2004) sprawiła, że znalazł się w oku kinematograficznego cyklonu. Za tę rolę odebrał nagrodę Grace – MovieGuide w Los Angeles jako najlepszy inspirujący aktor kinowy oraz był nominowany do nagrody MTV.
Występ w filmie Gibsona stał się początkiem kolejnych problemów ze znalezieniem angażu, jak sam aktor przyznał w jednym z wywiadów. Środowisko Ligi Przeciwko Zniesławieniu poprzez wskazywanie na antysemityzm jako motyw powstania filmu Pasja sprawiło, iż przed Caviezelem zaczęły zamykać się drzwi Hollywoodu[1].
Aktualnie występuje w roli Johna Reese’a w amerykańskim serialu Impersonalni (Person of Interest) produkcji J.J. Abramsa i Jonathana Nolana, u boku Michaela Emersona.
