Pryce commence sa carrière à l'université de Liverpool. Ses talents impressionnent les professeurs qui le recommandent pour une bourse à la Royal Academy of Dramatic Arts de Londres, où il restera cinq ans. Ayant décroché son diplôme, il travaille avec diverses troupes de théâtre mais c'est la série télévisée de 1972, Doomwatch qui lui permet de décrocher ses premiers rôles. Il débute au grand écran dans Voyage of the Damned en 1976. Il tourne alors plusieurs films, mais c'est le rôle de Sam Lowry, doux rêveur pathétique dans Brazil (aux côtés de Robert De Niro), qui lui apportera la célébrité en 1984. Après la sortie du film de Terry Gilliam, Jonathan Pryce interprète Accidental Death of an Anarchist à Broadway, puis retourne en Angleterre pour jouer dans Le Docteur et les Assassins de Freddie Francis. En 1988, Pryce retrouve Terry Gilliam dans Les Aventures du baron de Münchhausen. Durant les années 1990, il enchaîne les rôles comme dans Glengarry (1992) ou encore D'une femme à l'autre (1993) avec Carole Bouquet et Christopher Walken. Il tournera alors sous la direction de Martin Scorsese dans Le Temps de l'innocence (1993). En 1995, le prix d'interprétation masculine à Cannes pour son rôle dans Carrington vient couronner sa carrière.
En 1996, il se retrouve aux côtés de Madonna dans le film musical Evita d'Alan Parker. Jonathan Pryce s'illustre dans des registres variés, car on le retrouve en magnat des médias immoral et mégalomane dans Demain ne meurt jamais, avec Pierce Brosnan (1996). Il poursuit sa déjà brillante carrière avec Ronin (1998) ou Stigmata (1999). Après Annie-Mary à la folie ! en 2000, il revient en 2001 avec Qui a tué Victor Fox ? de P. J. Hogan.
Deux ans plus tard, il interprète deux rôles au registre diamétralement opposé, à savoir le film d'aventures Pirates des Caraïbes, la malédiction du Black Pearl et la comédie romantique Ce dont rêvent les filles. En 2005, il retrouve pour la troisième fois l'ancien Monty Python Terry Gilliam pour le film fantastique Les Frères Grimm.
Il tient également le rôle de Bingham, un général des forces alliées, dans le jeu vidéo Command et Conquer Alerte Rouge 3 (2008).
En 2015, il incarne le Grand Moineau (v.o.: High Sparrow) dans la cinquième saison de la série Le Trône de fer diffusée sur HBO.