Джастин родился в 1981 году в пригородах Мемфиса, штат Теннесси, и первые его музыкальные опыты были, что неудивительно для американского ребёнка, связаны с кантри-музыкой. Однако направление интересов мальчика изменилось в 1993 году, когда он стал одним из актёров в детском телешоу The Mickey Mouse Club. Здесь он встретился с будущими звёздными друзьями и подругами — Кристиной Агилерой (Christina Aguilera), Бритни Спирс (Britney Spears) и Джей Си Часезом (JC Chasez). Шоу закончилось в 1994, но в конце 1995 юный Джастин пригласил своего друга Часеза принять участие в новом бойз-бэнде под названием N'Sync

Именно с N'Sync началась мировая известность Тимберлейка. Дебютный альбом этой группы, выпущенный в 1998 году, продался тиражом в 11 миллионов копий, и последующие две записи также имели ошеломляющий успех, существенная доля которого пришлась на Джастина, ведь он был соавтором практически всех хитов ансамбля. В 2002 году, после завершения тура в поддержку альбома Celebrity, группа взяла продолжительный творческий отпуск, из которого в итоге так и не вернулась, хотя официального «распада» ансамбля не последовало. В этот же период Джастин начинает работу над сольным альбомом, успех которого на волне популярности N'Sync был фактически предрешён.

Полмиллиона копий вышедшего в 2002 году дебютного альбома Тимберлейка «Justified» были раскуплены только в первую неделю продаж; в итоге же эта пластинка, спродюсированная гигантами хип-хопа и R&B, продюсерской компанией The Neptunes и Тимбалэндом (Timbaland), разошлась более чем 10-миллионным тиражом. По всему миру альбом стал известен хитами Rock Your Body и Cry Me a River. Популярности последней песни способствовала и история её написания: фактически для Джастина это был гимн расставания с Бритни Спирс — начав дружить ещё в детстве, Джастин и поп-дива впоследствии вступили в более серьёзные отношения и разошлись, как сообщали таблоиды, в основном по инициативе Бритни. Джастин, кажется, не расстроился — в 2003 году он с другой подругой детства Кристиной Агилерой отправился в масштабный тур Justified/Stripped. Помимо концертной деятельности и работы над альбомами, Джастин также стал «снимать сливки» со своей популярности, например, записав песню под названием «I'm Lovin' It» и продав её компании «Макдональдс» за 6 миллионов долларов.

В 2004-2006 годах Тимберлейк сделал перерыв в музыке и снялся в ряде кинофильмов — например, в Alpha Dog; однако самой известной его актёрской работой остаётся роль... молодого Элтона Джона (Elton John) в клипе последнего «This Train Don't Stop Here Anymore» — вдохновенное исполнение, впечатлившее даже самых скептичных зрителей. В 2005 году Джастин также перенёс операцию на горле, после которой ему запретили петь и даже громко разговаривать на несколько месяцев. Это не помешало ему начать работу над новым альбомом «Future Sex/Love Sounds», который вышел в самом конце 2006 года. В продюсировании альбома Джастину помогли Danja, will.i.am из Black Eyed Peas и даже сам великий Рик Рубин (Rick Rubin). Нужно заметить, что Тимберлейк работал на износ — чтобы выпустить альбом, хотя бы такой же успешный, как его мультимилионный дебют Justified, нужно было постараться, и Джастину это удалось — «Future Sex/Love Sounds» превысил все ожидания продаж и почти подобрался к своему предшественнику — 9 миллионов. В 2008 году за две песни с альбома Джастин отхватил две премии «Грэмми».

Карьера Джастина в качестве звезды и тусовщика развивалась стремительными темпами — в 2007 году он уже выступал с королевой поп-музыки Мадонной (Madonna), записав с ней песню «4 Minutes». Он успел поработать с Duran Duran, 50 Cent, Ciara, возобновил актёрскую карьеру.

В 2012 году женился на актрисе Джессике Бил, а в 2015 году у них родился сын Сайлас Рэндалл Тимберлейк.

Награды

American Music Awards:
2003 — лучший поп-рок альбом («Justified»)
2007 — лучший поп-рок артист
2007 — лучший R&B/соул альбом («Future Sex/Love Sounds»)
BRIT Awards
2004 — лучший международный артист, лучший международный альбом («Justified»)
2007 — лучший международный артист
Grammy Awards
2004 — лучшее мужское вокальное исполнение («Cry Me a River»), лучший поп-альбом («Justified»)
2007 — лучшая рэп-коллаборация («My Love» с T.I.), лучшая танцевальная запись («Sexy Back» c Тимбалэндом (Timbaland)
2008 — лучшее мужское поп-вокальное исполнение («What Goes Around.../...Comes Around»), лучшая танцевальная запись «LoveStoned/I Think She Knows»

2014 — лучшая R&B песня («Pusher Love Girl»)