Nach seiner Ausbildung an der Hochschule für Musik und Darstellende Kunst in Stuttgart war Jörg Hartmann zunächst am Staatstheater Meiningen (1994-96) und am Nationaltheater Mannheim (1996-99) engagiert, bevor er 1999 festes Ensemblemitglied an der Schaubühne am Lehniner Platz in Berlin wurde. Unter der Regie von Thomas Ostermeier stand er u. a. als Torvald Helmer in Ibsens „Nora“ (Theatertreffen 2003) und als Richter Brack in „Hedda Gabler“ (Theatertreffen 2006) in weit über 60 Gastspielen auf nationaler und internationaler Bühne.

Für Film und Fernsehen arbeitete der gebürtige Hagener seit Ende der 90er Jahre. Es folgten für den vielseitigen Schauspieler Fernsehproduktionen wie Markus Imbodens Zweiteiler „Bella Block – Das Schweigen der Kommissarin“. Von 2010 - 2018 war Jörg Hartmann in einer durchgehenden Hauptrolle in der ARD-Hauptabendserie „Weissensee“ zu sehen. Für diese Rolle als Stasi-Major Falk Kupfer in „Weissensee“ wurde er 2011 mit dem Deutschen Fernsehpreis als bester Darsteller ausgezeichnet. Jörg Hartmann spielte in Krimiformaten wie u. a. in „Das Duo“, in mehreren Folgen der Reihen „Bella Block“ und „Tatort“ an der Seite etablierter Kommissare, bevor der Westdeutsche Rundfunk die Figur des unkonventionellen Hauptkommissars Peter Faber entwickelte und mit Jörg Hartmann besetzte. Als Chef der Mordkommission Dortmund sorgt Peter Faber seit 2012 mit Parka und Raufasercharme für gute Quoten und reichlich Diskussionsstoff. Weitere Filme mit dem vielseitigen Schauspieler waren u.a. der ARD Film „Kehrtwende“ von Dror Zahavi, „Das Ende einer Nacht“ von Matti Geschonneck und „Herzversagen“ von Dagmar Hirtz. 2013 sah man Jörg Hartmann in den Kinofilmen „Oktoberfest – ein Attentat“ und „Sein letztes Rennen“. 2014 folgten der TV-Film „Das Ende der Geduld“ sowie eine Folge der Reihe „Schuld“. 2016 erhielt er die „Goldene Kamera“ als bester deutscher Schauspieler sowie den Grimme Preis für "Weissensee". 2017 sah man Jörg Hartmann in Josef Haders vielgelobten Regiedebüt „Die wilde Maus“ und 2018 in der schwarzen Komödie „Die vermisste Frau“. 2019 spielte er den Bauhaus-Gründer Walter Gropius in dem ARD-Fernsehfilm "Lotte im Bauhaus" und war in Dominik Grafs "Zielfahnder 2 - Blutiger Tango" sowie in der Komödie "Der König von Köln" zu sehen. 2022 folgte Bully Herbigs "Tausend Zeilen", die Verfilmung des Relotius-Fall. Weiterhin steht Jörg Hartmann auf der Theaterbühne der Schaubühne, u.a. mit Stücken wie "Professor Bernhardi" von Arthur Schnitzler oder in Henrik Ibsens "Hedda Gabler". 2023 sah man den vielseitigen Schauspieler in dem preisgekrönten Film "Sonne und Beton" sowie 2024 in "Hagen-Im Tal der Nibelungen".