Jean-Hugues Anglade est né le 29 juillet 1955 à Thouars dans les Deux-Sèvres. Fils d'un vétérinaire, le petit garçon suit parfois son père lors de ses tournées. A 20 ans, il rêve d'un destin loin de sa province natale et, sans avoir jamais pris un seul cours de théâtre, réussit le concours d'entrée au Conservatoire d'Art dramatique de Paris. Il a pour professeur Antoine Vitez, et passe cinq ans à étudier la comédie.
Son profil de jeune premier est rapidement révélé par le réalisateur Patrice Chéreau qui lui offre un personnage tourmenté dans L'Homme blessé (1982). Sa prestation lui permet d'obtenir une nomination au César du meilleur espoir et sa capacité à endosser des rôles extrêmes attire les réalisateurs. En 1985, il tourne le film Subway sous la direction de Luc Besson. Puis Jean-Jacques Beineix lui offre le rôle de Zorg, jeune homme passionné face à Béatrice Dalle, dans 37°2 le matin (1986). Nommé à l'Oscar du meilleur film étranger, le film lui apporte une reconnaissance internationale. En 1987, il décroche le Prix Jean Gabin. Dans la décennie 90, il scelle ses retrouvailles professionnelles avec Luc Besson pour Nikita (1990) et Léon (1994). En 1993, il élargit sa palette de jeu et intègre le casting de la comédie d'Elie Chouraqui, Les Marmottes. L'année suivante, il retrouve le réalisateur de ses débuts, Patrice Chéreau, pour incarner, Charles IX, roi fébrile dans La reine Margot. C'est la consécration pour l'acteur qui remporte le César du meilleur acteur dans un second rôle (1995).
En 1997, Jean-Hugues Anglade passe derrière la caméra et réalise Tonka, son premier long-métrage, qui reçoit un accueil mitigé. L'acteur endosse ensuite des seconds rôles dans Le Prof (1999), Mortel Transfert (2001) ou encore Laisse tes mains sur mes hanches (2003). Il tourne dans les productions américaines Dark Summer de Gregory Marquette, Taking lives aux côtés d'Angelina Jolie, et participe à un épisode de la saison 4 dans la série Les Soprano.
Après une éclipse professionnelle au milieu des années 2000, il fait son retour sur grand écran dans La face cachée de Bernard Campan, puis multiplie les tournages pour la télévision notamment sous la direction de Josée Dayan (Sous les vents de Neptune, L'homme à l'envers, La mauvaise rencontre). Depuis 2009, il campe Eddy Caplan dans la série policière Braquo, diffusée sur Canal+, qui remporte un vif succès. La même année, il retrouve Patrice Chéreau pour tourner Persécution. Sa filmographie compte très peu de comédies et en 2010, il accepte un rôle dans Le marquis aux côtés de Franck Dubosc et Richard Berry. Il renoue avec le genre dramatique en 2011 avec Mineurs 27 de Tristan Aourouet. En 2015, il est à l'affiche de Je suis un soldat de Laurent Larivière et de la quatrième saison de Braquo. En août 2015, il préside la 8ème édition du Festival du film francophone d'Angoulême et célèbre les 30 ans de 37°2 le matin qui ressort à cette occasion.
Côté vie privée, Jean-Hugues Anglade est père de deux garçons, Pierre-Louis né en 2001 et Emile né en 2002. Malheureusement il se sépare de la mère de ses enfants en 2004. Depuis l'acteur partage la vie de Charlotte Leloup. En 2001, lors d'une émission télévisée, il révèle avoir été victime d'un pédophile à l'âge de 13 ans. En octobre 2005, Jean-Hugues Anglade est violemment agressé dans les rues de Paris par un couple de SDF. Le 21 août 2015, lors d'une fusillade à bord du train Thalys qui relie Amsterdam à Paris, l'acteur se blesse à la main en voulant activer le signal d'alarme.