Figlio di uno psicologo infantile e di un'insegnante, fratello dell'attore Colin Cheadle, nel corso della sua carriera l'attore ha collezionato una lunga serie di riconoscimenti, tra cui quello come miglior attore non protagonista per "Il diavolo in blu" (1995) di Carl Franklin, con Denzel Washington, da parte della Los Angeles Film Critics.
Debutta sul grande schermo in Hamburger Hill %u2013 Collina 937 (1987) di John Irvin, successivamente seguito da Colors %u2013 Colori di guerra (1988) di Dennis Hopper.
Ha interpretato Sammy Davis Jr. nel film 'The Rat Pack' (1998) di Rob Cohen, e per questa sua interpretazione ha vinto anche un Golden Globe.
Poco dopo Steven Soderbergh lo ha voluto tra gli interpreti del suo film, "Ocean's Eleven" (2001), e in quest modo è tornato a lavorare per la terza volta con Soderbergh dopo essere stato un agente della DEA in "Traffic" (2000) di un ex detenuto in "Out of Sight" (1998), al fianco di George Clooney.
Da allora il suo nome è stato accostato a quello di alcuni tra i migliori registi di Hollywood: in "Boogie Nights" (1997) di Paul Thomas Anderson, in "Bulworth" (1998) di Warren Beatty, in "Mission to Mars" (2000) di Brian De Palma, in "The Family Man" (2000) di Brett Ratner e "Codice: Swordfish" (2001) di Dominic Sena al fianco di John Travolta.
Ha inoltre recitato in molti film tra cui: "After The Sunset" (2004), "The Assassination" (2004), "Hotel Rwanda" (2004), "Crash %u2013 Contatto fisico" (2004) di Paul Haggis e "Ocean's Twelve" (2004) nuovamente diretto da Steven Soderbergh.
Dopo aver vestito i panni di Huggy Bear nel film "Starsky & Hutch" (2004), gira "Reign over me" accanto ad Adam Sandler e passa per la prima volta dietro la macchina da presa firmando "Tishomingo Blues" (2007), tratto dall'omonimo best seller del celebre scrittore americano Elmore Leonard.