2013年,与艾玛·罗伯茨,詹姆斯·弗兰科,纳特·沃尔夫等主演的吉亚·科波拉执导的电影《帕罗奥图》在美国帕柳赖德电影节上映,该片是他的电影处女作。2015年,出演电影《斯坦福监狱实验》,饰演编号4325的大学生JimRandall；同年,出演喜剧电影《阿伦与伙伴》,在片中饰演迈克斯。2016年,出演瑞恩·高斯林和罗素·克劳主演的喜剧电影《耐撕神探》,在片中饰演Chet。2017年,出演电影《伍德肖克的偏执》,在片中饰演约翰尼。2018年,出演电影《混沌之王》,在片中饰演死神；同年,出演惊悚电影《乔茜》,在片中饰演马库斯；出演电影《03年夏天》；出演詹姆斯·弗兰科导演并主演的电影《伪装者》,在片中饰演特里。2019年,主演电影《哈拉》,在片中饰演杰西。2021年7月9日,代表父亲瓦尔·基尔默的个人传记纪录片《瓦尔》出席戛纳国际电影节。2022年11月30日,参演的电视剧《风云际会》播出。
杰克·基尔默是好莱坞的星二代,他的父亲是美国演员瓦尔·基尔默,母亲是英国演员琼妮·威利,他们于1996年离婚。杰克·基尔默还有一个姐姐,默西迪丝·基尔默。