A dezvoltat un interes pentru actorie încă de la o vârstă fragedă și a urmărit această carieră profesional, după ce a studiat la Academia Americană de Arte Dramatice din New York. După ce și-a perfecționat meseria pe scenă, a trecut la televiziune și film, unde a început să obțină roluri în anii 1970.
Ruptura sa a venit în anii 1980 cu rolul lui Lee Stetson (Scarecrow) în popularul serial TV *Scarecrow and Mrs. King*, unde a jucat alături de Kate Jackson. Serialul a fost un succes, având patru sezoane, iar interpretarea lui Boxleitner a agentului secret fermecător și ingenios l-a făcut cunoscut în întreaga lume.
Pe lângă *Scarecrow and Mrs. King*, Boxleitner este cunoscut pe scară largă pentru interpretarea lui *Alan Bradley/Tron* în filmul revoluționar Disney din 1982, *Tron*, și în continuarea sa din 2010, *Tron: Legacy*. Franciza *Tron*, care a devenit un clasic cult, l-a prezentat pe Boxleitner într-un rol care combina atât lumea fizică, cât și cea digitală, un temă care avea să devină iconică în science fiction.
De-a lungul anilor, a continuat să apară în diverse roluri atât în televiziune, cât și în film. A avut apariții notabile în seriale precum *Babylon 5* (1994–1998), unde a jucat rolul lui *John Sheridan*, căpitanul unei stații spațiale. Serialul a fost bine primit de fanii science fiction și i-a consolidat locul în acest gen.
De asemenea, a jucat în numeroase filme de televiziune și a avut apariții ca invitat în seriale precum *The Gambler* și *Supergirl*.
A fost căsătorit cu actrița Kathryn Crane din 1977 până în 1982. Apoi s-a căsătorit cu actrița Melissa Gilbert în 1995, cu care are doi copii; s-au divorțat în 2011.
Pe lângă actorie, este un scriitor talent