Syn švédské matky a amerického otce se narodil 25. listopadu 1979 ve Stockholmu jako Charles Joel Nordström. Ještě než začal s herectvím, pracoval v továrně na výrobu piva, vedl bar ve francouzských Alpách a pak odcestoval do jihovýchodní Asie. Po návratu do Švédska ho k herectví zlákala sestra Melinda a kamarád Gustaf Skarsgård, syn Stellana Skarsgårda.
V roce 2011 přichází jeho debut ve Spojených státech a to v seriálu THE KILLING (natočeného podle dánského seriálu Forbrydelsen). Temné detektivní drama se odehrává v deštivém Seattlu, kde byla zavražděna sedmnáctiletá dívka. Kinnaman tu ztvárnil svérázného detektiva s drogovou minulostí a nejednoznačným charakterem. Druhá řada seriálu má premiéru 1. dubna 2012.
V roce 2011 si zahrál v hororu ČERNÁ HODINA a v americké verzi filmové adaptace knihy Stiega Larssona MUŽI, KTEŘÍ NENÁVIDÍ ŽENY. Nejnověji hraje ve filmu SAFE HOUSE po boku Denzela Washingtona a Ryana Reynoldse. V příštím roce se má Kinnaman objevit v hlavní roli nového ROBOCOPA a v dalších dvou amerických filmech.