Henry Cavill iniciou seu interesse pela atuação desde cedo, com montagens escolares de "A Midsummer Night's Dream", de Shakespeare, e como Sonny LaTierri em "Grease". Ele também estrelou e dirigiu "Hamlet", de Shakespeare, no documentário da BBC "40 Minutes". Foi aos 17 anos que Henry foi descoberto por diretores de elenco na escola que procuravam um jovem para interpretar Albert Mondego em The Count of Monte Cristo (2002). Ele seguiu para estrelar Laguna (2001), aparecer na série da BBC The Inspector Lynley Mysteries (2001), no telefilme Goodbye, Mr. Chips (2002) e na série de televisão Midsomer Murders (1997).

Aos 20 anos, Henry conquistou papéis principais em I Capture the Castle (2003), Hellraiser: Hellworld (2005), Red Riding Hood (2006) e Tristan + Isolde (2006). Ele também teve um papel menor no épico de fantasia e aventura Stardust (2007), ao lado de Sienna Miller e Ben Barnes. Durante 2007-2010, Henry teve um papel de destaque na série de televisão The Tudors (2007) como Charles Brandon, 1º Duque de Suffolk. A série foi um sucesso e foi indicada ao Globo de Ouro em 2007 e ganhou um Emmy em 2008. A Entertainment Weekly o nomeou "Most Dashing Duke".

Ele também estrelou Blood Creek (2006) e a comédia de Woody Allen Whatever Works (2009). Em 30 de janeiro de 2011, foi anunciado que Henry Cavill havia sido escalado como o próximo Superman em Man of Steel (2013), tornando-o o primeiro ator não americano a interpretar Superman. O filme foi dirigido por Zach Snyder, produzido por Christopher Nolan e roteirizado por David S. Goyer. Em 7 de novembro de 2011, Henry estrelou o épico de fantasia e aventura Immortals (2011), de Tarsem Singh, ao lado de Mickey Rourke, Freida Pinto e Luke Evans. Em 7 de setembro de 2012, Henry estrelou o thriller de ação Cold Light of Day (2003), ao lado de Bruce Willis e Sigourney Weaver.

Em 10 de junho de 2013, Man of Steel (2013) iniciou sua estreia mundial em Nova York, seguida por Londres, Bailiwick of Jersey, Sicília, Madri, Xangai, Sydney e Tóquio. O filme se tornou o filme do Superman de maior bilheteria até hoje, e o segundo reboot de maior bilheteria de todos os tempos, atrás de The Amazing Spider-Man (2012). A revista Glamour o classificou como o nº 1 "Sexiest Man". Em agosto de 2014, Henry se tornou Embaixador do Durrell Wildlife Park e criou um site e mídias sociais chamados #CavillConservation para ajudar a arrecadar fundos e conscientizar sobre seu amor por animais e conservação. Em 3 de novembro de 2014, foi anunciado que Cavill e o produtor londrino Rex Glensy formaram sua própria produtora britânica, a Promethean Productions.

Em 7 de agosto de 2015, The Man from U.N.C.L.E. (2015) iniciou sua turnê de estreia com uma estreia popular no famoso Somerset House em Londres, seguida por sua estreia mundial em Nova York, depois Toronto e Rio de Janeiro. Cavill reprisou seu papel como Superman em Batman v Superman: Dawn of Justice (2016) e Justice League (2017).