2005 war der Schauspieler in dem AbenteuerfilmThe New World zusammen mit Colin Farrell und Christopher Plummer auf der Kinoleinwand zu sehen. Auch in dem Monumentalfilm Australia spielte der Schauspieler mit. Er verkörpert darin neben seinen Landsleuten Nicole Kidman und Hugh Jackman die Rolle des Captain Emmett Dutton. Für seine Serienrolle als Danny Rayburn in Bloodline gewann er 2016 den Emmy als bester Nebendarsteller in einer Dramaserie.
Ben Mendelsohn ist der Sohn des Arztes Frederick Mendelsohn, dieser leitet das Howard Florey Institute in Melbourne. Neben seiner Tätigkeit als Schauspieler spielt Ben Mendelsohn auch als Musiker in einer Band.
Mendelsohn war von 2012 bis zur Scheidung 2016 mit der britisch-amerikanischen Journalistin Emma Forrest verheiratet. Aus der Beziehung stammt eine 2014 geborene Tochter.