Neveu de Francis Ford Coppola et fils de l’actrice Talia Shire, Jason Schwartzman se passionne de musique dès son adolescence, tout en prenant goût au cinéma, où il décroche rapidement des rôles. Son personnage d’ado surdoué dans Rushmore (1998) de Wes Anderson attire l’attention d’autres réalisateurs. Son cousin Roman Coppola lui fait jouer un jeune photographe arrogant dans CQ (2001), et Andrew Niccol le dirige dans sa comédie satirique Simone (2002), aux côtés d’Al Pacino.
Jason Schwartzman incarne aussi un étudiant cynique dans le teen movie Slackers (2002) de Dewey Nicks. Il devient alors un premier rôle de comédies plus ou moins potaches dont J’adore Huckabees (2004) de David O’Russell, Funny People (2009) de Judd Apatow et Scott Pilgrim (2010) d’Edgar Wright. Mais on le voit aussi associé à des projets plus arty, avec Marie-Antoinette (2006), réalisé par sa cousine Sofia Coppola. Il y interprète Louis XVI.
Jason Schwartzman donne le meilleur de lui-même en retrouvant Wes Anderson qui l’emploie dans À bord du Darjeeling Limited (2007), dont il partage l’affiche avec Owen Wilson et Adrien Brody. L’acteur en est également le coscénariste. Toujours pour Anderson, Schwartzman campe le cousin Ben dans Moonrise Kingdom (2012) et M. Jean dans The Grand Budapest Hotel (2014). On le voit dans d’autres métrages de la décennie comme Big Eyes (2014) de Tim Burton.
Récemment, Jason Schwartzman est resté fidèle à sa famille en jouant dans Mainstream (2020) de Gia Coppola. Il est à l’affiche du casting choral de The French Dispatch (2021) de Wes Anderson, dont il a coécrit l’histoire. Jason Schwartzman mène en parallèle une carrière de musicien. Il est depuis 2006 le leader de Coconut Records, groupe de rock alternatif, après avoir été membre de Phantom Planet.