John Billingsley s-a născut la data de 20.05.1960, în Media, Pennsylvania, SUA. Ulterior a trăit în Huntsville, Alabama și Slidell, Louisiana, apoi famila lui s-a stabilit în Weston, Connecticut. El a absolvit Colegiul Bennington în 1982 și a devenit actor, activ din 1991, când a apărut într-un videoclip de instruire pentru serviciul clienți produs de Nintendo of America. A făcut o apariție în „It Happened in Juneau”, un episod din al treilea sezon al comediei-drame TV, Northern Exposure, jucând un pacient tratat de Marilyn. Apoi, a apărut într-un episod din The X-Files, în rol de spion guvernamental. El l-a jucat pe Bill Gates într-un sketch din serialul de comedie din Seattle, Almost Live ! Unul dintre primele roluri cinematografice ale lui Billingsley a fost în drama istorică de televiziune din 2001, Just Ask My Children, în care a jucat rolul avocatului corupt Andrew Gines. Billingsley l-a jucat pe Dr. John Fallow într-un episod din West Wing. A fost ales în rolul profesorului Miles Ballard în serialul de televiziune de scurtă durată The Others; apoi în rolul Doctorul Denobulan Phlox în a cincea serie Star Trek: Enterprise, care a rulat timp de patru sezoane. El a jucat și într-un episod din Roswell și în filmul independent Breathing Hard (2000) în același an. În 2002, a fost guest star într-un episod din Stargate SG-1, a jucat un rol secundar în thrillerul Out of Time din 2003, ca examinator medical și cel mai bun prieten al șefului poliției, interpretat de Denzel Washington. Billingsley a interpretat în serialul Cold Case, în cel de-al doilea sezon, pe ucigașul în serie George Marks. A reluat rolul din finalul sezonului, în care Marks a fost ucis. De asemenea, a apărut ca o victimă în primul sezon din Six Feet Under, în episodul The New Person. Billingsley a apărut în primul sezon al serialului Prison Break în rolul misteriosului Terrence Steadman. Apoi, a fost ales să joace în seria The Nine. În 2005, a interpretat vocea lui Trask în Ultimate Spider-Man. În noiembrie 2006, Billingsley l-a portretizat pe William Bradford în două episoade din podcastul The Radio Adventures of Dr. Floyd. În mai 2007 a apărut în NCIS ca fotograf orb în episodul „În întuneric”. A apărut în al șaptelea sezon din 24 ca personaj recurent. Pe 8 octombrie 2007, a făcut și o apariție ca invitat la Journeyman ca Alan Platt. Billingsley l-a jucat pe Prof. Harry, un biolog, în filmul independent de science-fiction din 2007, The Man from Earth, precum și în continuarea din 2013, The Man from Earth: Holocene. De asemenea, a făcut o apariție ca invitat într-un episod din octombrie 2007 din CSI: Crime Scene Investigation și în 2006 în serialul spin-off CSI: NY. Billingsley a apărut ca Jacob Nolston în „Crash Into Me”, un episod din două părți, în al patrulea sezon al dramei TV, Anatomia lui Grey. Billingsley și soția sa au apărut ca ei înșiși în serialul HGTV My House Is Worth What? în care un expert imobiliar le-a vizitat casa și a oferit comentarii pentru telespectatori înainte de a oferi o evaluare. În 2008, Billingsley a avut un rol secundar în mai multe episoade din serialul True Blood în rolul lui Mike Spencer. În luna mai a acelui an, el a jucat rolul lui John Harris, tatăl Kiss-Me-Not Killer, în „Never Tell”, un episod din Women's Murder Club. A apărut în filmul 2012, care a fost lansat pe 13 noiembrie 2009, în rolul profesorului Frederic West, un om de știință american. Ulterior, a apărut în serialul Scrubs în decembrie 2009. În august 2010, Billingsley a jucat într-un episod din serialul Leverage în rolul lui Coswell, șeful securității la Muzeul de Artă și Antichități din Boston. În noiembrie a aceluiași an, el a jucat rolul unui parapsihic amator, Ellis Mars, în „Red Moon”, un episod din The Mentalist. În februarie 2011, Billingsley l-a jucat pe Gidger în piesa lui Richard Greenberg, The Violet Hour, la Los Angeles. În august 2011, Billingsley a jucat într-un episod din drama Suits în rolul contabilului companiei, care este concediat pentru că nu a terminat niciodată universitatea. În octombrie 2012, Billingsley a jucat în filmul Trade of Innocents. În 2013, a terminat filmul independent Red Line. Pe 7 ianuarie 2014, televiziunea CBS a lansat în premieră drama științifico-fantastică Intelligence, în care Billingsley l-a interpretat pe Dr. Shenandoah Cassidy, inventatorul unui microcip implantabil, care acționează ca o interfață între o minte umană și dispozitivele electronice. În noiembrie 2014, Billingsley a jucat în serialul Hawaii Five-0, jucându-l pe avocatul Eugene Goodman în episodul din sezonul 5, „Ka Hana Malu”. În mai 2015, Billingsley a apărut în cel de-al doilea sezon al dramei Turn: Washington's Spies, jucându-l pe Samuel Townsend, tatăl spionului revoluționar american, Robert Townsend. Mai târziu, a revenit la rol pentru al treilea sezon. În iulie 2017, a apărut ca Doctor Ben în renașterea Showtime a lui Twin Peaks. În plan personal, Billingsley este căsătorit cu colega sa, actrița Bonita Friedericy. Ea a devenit pentru prima dată interesată de el după ce l-a văzut cântând într-o producție de scenă din Great Expectations. Friedericy a apărut alături de Billingsley în Regeneration, un episod din 2003, din Star Trek: Enterprise, în care a jucat rolul lui Rooney. Cuplul a apărut ulterior împreună și în alte producții.