Giancarlo Giuseppe Alessandro Esposito nació en Copenhague, Dinamarca, de padre carpintero y tramoyista italiano de Nápoles, Italia, y madre cantante de ópera afroamericana de Alabama. Sus padres, que trabajaban en Europa en el momento de su nacimiento, se instalaron en Manhattan cuando él tenía 6 años, y fue allí donde creció.
Al provenir de un entorno teatral, era, quizás, inevitable que el joven Giancarlo apareciera en el escenario tarde o temprano, y así lo hizo, a los 8 años, apareciendo en Broadway como un niño esclavo en «Maggie Flynn» en 1966.
Más trabajos en Broadway siguieron durante los años 60 y principios de los 70, seguidos de algunos pequeños papeles en películas. El trabajo en televisión siguió en la década de 1980, con papeles cada vez más importantes en una serie de series de alto perfil hasta que se consolidó como un actor de carácter tanto en la televisión como en una serie de películas.
Se dio a conocer al público interpretando al agente Mike Giardello en la serie de televisión Homicidios: Life on the Street (1993) en 1998 y desde entonces rara vez ha salido de nuestras pantallas.