Después de que su madre lo llevase a una obra de teatro para niños cuando sólo tenía cuatro años, tuvo claro que su futuro era ser actor. Su carrera se inició con diferentes anuncios y obras de teatro amateur, a la que siguieron dos teleseries que fueron estrenadas a principios de los años 90.

Su despegue pudo haber llegado en 1993, cuando Mel Gibson le eligió como protagonista de su primera película como director, El hombre sin rostro, en la que realizó una notable y sólida actuación como el incomprendido y rebelde Charles E. 'Chuck' Norstadt; pero sus siguientes trabajos tuvieron una repercusión mucho menor, lo que le hizo desaparecer del primer plano.

Todo cambió en 1998 cuando consiguió dos papeles importantes en Comportamiento perturbado y La delgada línea roja, que consiguieron un cierto éxito comercial y volvieron a ponerle en primera línea, confirmada ahora por sus trabajos en En la habitación (In the bedroom) y su elección para ser uno de los protagonistas de Terminator 3.

En el 2003 formó parte del reparto de Carnivàle, serie de la HBO, donde interpreta a Ben Hawkins, personaje principal en la lucha entre el Bien y el Mal que se desarrolla en la serie.

En el mismo año 2003, actuó con Arnold Schwarzenegger en Terminator 3: la rebelión de las máquinas, película en la que interpretó a John Connor.

La particular apariencia juvenil de Stahl aún en sus 30 años le ha servido para interpretar roles de jóvenes adultos atormentados, rebeldes o de intrincada personalidad. En 2010 interpretó al guardia Matheson Max en Mirrors 2 y a Brendan en The Chameleon con buenas críticas especializadas.