Henry Cavill comenzó su interés por la actuación a una edad temprana con representaciones escolares de obras de Shakespeare como "A Midsummer Night's Dream" y como Sonny LaTierri en "Grease". También protagonizó y dirigió "Hamlet" de Shakespeare en el documental de la BBC "40 Minutes". Fue a los 17 años cuando Henry fue descubierto por directores de casting en la escuela que buscaban a un joven para interpretar a Albert Mondego en The Count of Monte Cristo (2002). Luego protagonizó Laguna (2001), apareció en The Inspector Lynley Mysteries (2001) de la BBC, la película para televisión Goodbye, Mr. Chips (2002) y la serie de televisión Midsomer Murders (1997).

Cuando Henry tenía 20 años, obtuvo papeles protagonistas en I Capture the Castle (2003), Hellraiser: Hellworld (2005), Red Riding Hood (2006) y Tristan + Isolde (2006). También tuvo un papel menor en la épica de fantasía y aventuras Stardust (2007) junto a Sienna Miller y Ben Barnes. Durante 2007-2010, Henry tuvo un papel principal en la serie de televisión The Tudors (2007) como Charles Brandon, primer duque de Suffolk. La serie fue un éxito y fue nominada a un Globo de Oro en 2007 y ganó un premio Emmy en 2008. Entertainment Weekly lo nombró "Most Dashing Duke".

También protagonizó Blood Creek (2006) y la película de comedia de Woody Allen Whatever Works (2009). El 30 de enero de 2011, se anunció que Henry Cavill había sido elegido como el próximo Superman en Man of Steel (2013), convirtiéndolo en el primer actor no estadounidense en interpretar a Superman. La película fue dirigida por Zach Snyder, producida por Christopher Nolan y escrita por David S. Goyer. El 7 de noviembre de 2011, Henry protagonizó la épica de fantasía y aventuras Immortals (2011) de Tarsem Singh junto a Mickey Rourke, Freida Pinto y Luke Evans. El 7 de septiembre de 2012, Henry protagonizó el thriller de acción Cold Light of Day (2003) junto a Bruce Willis y Sigourney Weaver.

El 10 de junio de 2013, Man of Steel (2013) inició su estreno mundial en la ciudad de Nueva York, seguido de Londres, Bailiwick of Jersey, Sicilia, Madrid, Shanghái, Sídney y Tokio. La película se convirtió en la película de Superman más taquillera hasta la fecha y en el segundo reinicio más taquillero de todos los tiempos detrás de The Amazing Spider-Man (2012). La revista Glamour lo clasificó como el "Hombre más sexy" número 1. En agosto de 2014, Henry se convirtió en embajador de Durrell Wildlife Park y creó un sitio web y redes sociales llamados #CavillConservation para ayudar a recaudar fondos y crear conciencia sobre su amor por los animales y la conservación. El 3 de noviembre de 2014, se anunció que Cavill, su hermano Charlie y el productor londinense Rex Glensy han formado su propia compañía de producción británica, Promethean Productions.

El 7 de agosto de 2015, The Man from U.N.C.L.E. (2015) comenzó su gira de estreno con un estreno popular en el famoso Somerset House en Londres, seguido de su estreno mundial en la ciudad de Nueva York, luego Toronto y Río de Janeiro. Cavill repitió su papel de Superman en Batman v Superman: Dawn of Justice (2016) y Justice League (2017).