Començà en el món del cinema escrivint els guions de pel·lícules com Regarding Henry (1991), Forever Young (1992) i Armageddon (1998). El 1998 creà —com a guionista i productor executiu— la sèrie de televisió Felicity, iniciant una carrera en aquest mitjà que el portaria a responsabilitzar-se de diverses sèries de culte. El 2001 creà la sèrie d’acció i espionatge Alias i, el 2004, Lost, que esdevindria una de les produccions televisives més influents del moment. Amb Fringe (2008) repetí en el gènere fantàstic. Altres sèries creades per Abrams han estat Undercovers (2010) i Alcatraz (2012). Com a director de cinema debutà el 2006 amb Mission: Impossible III, una de les entregues de la saga protagonitzada per Tom Cruise, a la qual seguiren Star Trek (2009), preqüela de la cèlebre sèrie dels anys seixanta, i Super 8 (2011), una aventura juvenil i fantàstica produïda per Steven Spielberg.