Nach seinem Abschluss an der Georgetown University geht Bradley Cooper nach New York, um die Actor Studio Drama School zu besuchen. Während dieser Zeit tritt er u. a. in einer Bühnen-Adaption von „Der Elefantenmensch“ auf und gibt sein TV-Debüt in einer „Sex And The City“-Episode. Den Sprung auf die große Leinwand schafft er kurz darauf 2001 mit „Wet Hot American Summer“, dessen Dreharbeiten dazu führen, dass er seine Abschlussfeier verpasst.

Im selben Jahr wird er von J.J. Abrams für die Rolle des Will Tippin in der Kultserie „Alias“ engagiert, in der er drei Staffeln lang mitwirkt. Neben Auftritten in anderen Fernsehshows wie „Nip/Tuck“ ist Cooper zunehmend im Kino präsent. Etwa in „Zum Ausziehen verführt“ (2005), „The Comebacks“ (2007) und vor allem in „Die Hochzeits-Crasher“, wo er als verrückter Schwager einen bleibenden Eindruck hinterlässt.

2009 tritt der bis dato eher in Nebenrollen („Der Ja-Sager“, „The Rocker“) tätige Cooper erstmals richtig in den Vordergrund. Er spielt die Hauptrolle in „Midnight Meat Train“, der Verfilmung einer Kurzgeschichte von Horror-Autor Clive Barker, sowie in der überdrehten Comedy „Hangover“. Letztere ist ein echter Überraschungserfolg und spielt bei einem Budget von 35 Millionen Dollar weltweit fast 470 Millionen ein. Der Triumph ist dermaßen kolossal, dass 2011 und 2013 zwei Fortsetzungen folgen.

Nachdem er sich so zum Box-Office-Star mausert, entwickelt sich Cooper zudem als erstklassiger Schauspieler. Aufgrund seines guten Aussehens wird er in zwei großen Romantikomödien engagiert: „Er steht einfach nicht auf Dich!“ (2009) und „Valentinstag“ (2010). Mit Joe Carnahans Kino-Adaption der Kult-TV-Serie „Das A-Team“ avanciert er dann an der Seite von Liam Neeson zum Action-Star. Ein Sujet, das er auch im Sci-Fi-Thriller „Ohne Limit“, in dem er einen Schriftsteller spielt, dessen intellektuelle Fähigkeiten durch eine Droge extrem erhöht werden, meistert.

2012 erntet Cooper viel Kritikerlob, als er sich Regisseuren des US-amerikanischen Independent-Kinos zuwendet und mit Derek Cianfrance „The Place Beyond The Pines“ sowie mit David O. Russell „Silver Linings“ dreht. Dieses Komödiendrama, in dem er sich in eine junge, von Jennifer Lawrence verkörperte Witwe verliebt, bringt ihm seine erste Oscar-Nominierung als bester Hauptdarsteller ein. David O. Russells Filme scheinen Cooper Glück zu bringen, denn im Folgejahr wird er erneut für den Oscar als bester Nebendarsteller nominiert – dieses Mal für „American Hustle“. 2015 kollaboriert er ein weiteres Mal mit dem Regisseur als auch mit Jennifer Lawrence für „Joy“.

Zuvor tritt er 2014 dem Marvel Cinematic Universe bei, indem er in „Guardians Of The Galaxy“ der Figur des genetisch veränderten Waschbären Rocket seine Stimme leiht. Ein Job, den er auch in den Fortsetzungen sowie den „Avengers“-Gastspielen des Charakters übernimmt. Zudem tritt der Schauspieler in zwei Serien auf: „Limitless“ (ein Spin-off seines Films „Ohne Limit“) und in „Wet Hot American Summer: First Day Of Camp“ (ein Prequel des 2001er-Titels). Das Jahr 2015 ist für ihn jedoch vor allem von Clint Eastwoods „American Sniper“ geprägt, für den er erneut als Bester Hauptdarsteller für einen Oscar nominiert wird. Die Verfilmung der Autobiografie des US-Scharfschützen und Ex-Navy SEALs Chris Kyle avanciert zum größten kommerzielle Erfolg in Eastwoods Regiekarriere. 2019 arbeiten die zwei für den ebenfalls auf einer wahren Geschichte beruhenden „The Mule“ erneut zusammen.

In der Zwischenzeit ist Bradley Cooper selbst erfolgreich ins Regiefach gewechselt. 2018 debütiert er mit „A Star Is Born“ hinter der Kamera. In dem Romantikdrama gibt er einen heruntergekommenen Country-Musiker, der sich in eine Nachwuchssängerin (Lady Gaga) verliebt, die er zum Star machen will. Cooper steht hier nicht nur vor und hinter der Kamera, sondern singt auch die Lieder seiner Figur selbst. Der Film erhält acht Oscar-Nominierungen und den Academy Award für „Shallow“ als bester Originalsong. Obendrein etabliert sich Cooper u. a. mit „Joker“ (2019) von seinem „Hangover“-Freund Todd Phillips als erfolgreicher Produzent.

2022 ist der Schauspieler in Paul Thomas Andersons „Licorice Pizza“ in einer extravaganten Nebenrolle zu sehen. Anschließend führt er den Cast von Guillermo del Toros Film Noir „Nightmare Alley“ an, in dem er einen Jahrmarkt-Scharlatan während der 1940er darstellt.