В 12 лет его приглашают в телевизионное шоу "Mickey Mouse Club", где он знакомится со своим будущим товарищем по группе N’Synс Джей Си Чейсизом, а также с Бритни Спирс и Кристиной Агилерой, которые тоже принимают участие в шоу.

Восхождение к вершине славы Джастин начинает в группе N'Sync. Являясь самым молодым участником коллектива, он успевает работать в группе, продолжает учиться в школе и посещает специальные курсы для молодых артистов. В 1998 году коллектив записывает дебютный одноименный альбом “N’Sync”. В октябре этого же года альбом попадает на второе место в хит-параде США. Настоящее признание и успех приходят лишь в 2000 году - группа получает бриллиантовый статус - по всему миру продается более 10 млн. копий дебютного альбома. Релиз “No Strings Attached”, вышедшего в 2000 году, удваивает успех. Тимберлейк становится самым заметным участником мультиплатинового бой-бэнда, во многом благодаря своим романтическим отношениям с Бритни Спирс.

В июле 2001 года выходит новый альбом группы под названием “Celebrity”, который становится большим событием в мире поп-музыки. Успех альбома определяется такими хитам, как “Pop”, “Gone” и “Girlfriend”, автором которых является Тимберлейк. Здесь по-настоящему проявляется его сочинительский талант. Сингл “Pop” признается самым удачным синглом года и получает 4 награды на MTV VMA 2001.

Вернувшись из мирового турне в поддержку альбома “Celebrity”, Джастин решает заняться сольным творчеством и приступает к записи своего первого сольного альбома. В это же время он ставит точку в своих отношениях с Бритни Спирс - они расстаются. Весь мир следит за их скандальным разрывом. В ноябре 2002 года выходит его дебютный альбом “Justified”. В записи альбома Джастину помогли такие большие музыкальные звезды, как Timbaland, Bubba Sparxxx и ребята из The Neptunes. Помимо r'n'b, хип-хопа, рока и блюза в этом альбоме хорошо чувствуется влияние творчества Майкла Джексона 80-х годов. Первая самостоятельная работа Тимберлейка является попыткой уйти от всего того, что он делал раньше в составе N'Sync, чтобы создавать по-настоящему серьезную поп-музыку для более взрослой аудитории.

В 2003 году на ежегодной церемонии вручения наград MTV Video Music Awards Тимберлейк был удостоен сразу трех наград – клип “Cry Me a River” получил приз в номинациях: «Лучшее мужское видео» и «Лучшее поп-видео», а клип на песню “Rock Your Body” стал победителем в номинации «Лучшее танцевальное видео». В этом же году на проходившем в шотландском Эдинбурге MTV Europe Music Awards Тимберлейк стал единственным исполнителем, получившим 3 награды - «Лучший поп-исполнитель», «Лучший исполнитель» и «Лучший альбом».

В 2003 году Тимберлейк принимает участие в записи альбома “Elephunk” группы The Black Eyed Peas. Результатом сотрудничества становится песня “Where Is The Love”. Композицию номинируют на Grammy в категории «Лучшее рэп-сотрудничество».

Следующие пару лет Тимберлейк был занят множеством вещей одновременно – открыл несколько ресторанов в Штатах, вплотную занялся актерской карьерой и частенько выступал в качестве приглашенного гостя на треках других артистов. Так, он принял участие в записи сингла Снупп Догга “Signs” и записал вокал для отдельной версии песни Нелли “Work It”. Он также продолжил свое сотрудничество с рэпперами The Black Eyed Peas, спев в песне “My Style” на их альбоме “Monkey Business”.

В феврале 2004 года Джастин оказался в самом центре грандиозного скандала. Выступая в перерыве между таймами в игре Суперкубка по американскому футболу, он исполнял дуэтом с Джанет Джексон собственную песню “Rock My Body”. Поскольку содержание этой песни было весьма фривольным, танцевальные движения Джанет и Джастина, которыми они сопровождали исполнение, были весьма откровенными. В определенный момент, а именно после слов “I’m gonna have you naked by the end of this song”, Джастину нужно было движением руки снять какую-то деталь костюма Джанет. Однако он немного перестарался и в результате полностью обнажил правую грудь певицы – в прямом эфире, демонстрировавшемся миллионам зрителей по всей стране. Джастин позже извинился за происшедшее, сказав, что «случившая неполадка гардероба ни в коем случае не была намеренной». После этого выступления практически вся пресса, писавшая об инциденте, использовала для его описания исключительно слова «неполадка гардероба», а некоторое время спустя фраза прочно вошла в поп-культуру. В результате разразившегося вокруг этого инцидента скандала и Джанет Джексон, и Тимберлейку запретили появляться на церемонии вручения Grammy без вынесения официальных извинений (при том, что номинированы на «Грэмми» были оба). Джанет отказалась, а Джастин опубликовал письменное извинение и в результате был допущен на церемонию, где получил сразу две премии – за лучший мужской поп-вокал на альбоме “Justified” и за лучший мужской поп-вокал в песне “Cry Me a River”.

Что касается карьеры в кино, то Джастин, начав с маленьких эпизодических ролей, постепенно увлекся и стал играть полноценные роли. На его счету уже есть роль журналиста в полицейском триллере «Эдисон», а в 2006 году в прокат выйдут еще три фильма с его участием – жесткая драма “Alpha Dog”, футуристический мюзикл “Southland Tales”, снятый автором нашумевшего фильма «Донни Дарко» Ричардом Келли, и музыкальная драма “Black Snake Moan”. В 2007 году Джастину также предстоит озвучить молодого короля Артура в третьей части супер-популярного мультфильма «Шрек».

В 2005 году Джастин основал собственный лейбл, JayTee Records. Первым артистом, с которым его лейбл подписал контракт, стал андеграундный рэппер Джошуа Би. Разобравшись с кино, Джастин также решил вернуться к собственной музыкальной карьере и записать в 2006 году второй сольный альбом. Среди продюсеров этой пластинки числятся такие известные люди, как Рик Рубин, Тимбалэнд и участник группы Black Eyed Peas will.i.am. Также в записи альбома поучаствовали Снупп Догг и Нелли Фуртадо.

Пластинка под названием “FutureSex/LoveSounds” вышла в свет в сентябре 2006 года – альбом сразу же возглавил хит-парады США и многих других стран, и только за первую неделю продаж разошелся тиражом в 684 тысячи экземпляров. Вдохновленный успехом пластинки, Джастин объявил о том, что его прежние планы посвящать больше времени кино более не актуальны – покидать музыкальную индустрию на этом этапе «было бы предельно глупо». Помимо раскрутки собственной пластинки, Джастин активно сотрудничал с другими артистами – он засветился в сингле продюсера и друга Тимбалэнда “Give It to Me” с его сольного альбома “Shock Value”, спел в композиции “Ayo Technology” на новой пластинке рэппера 50 Cent, а также спел две песни для грядущего альбома группы Duran Duran “Red Carpet Massacre”.