Webb lahir di Bloomington, Indiana, sebagai anak dari Margaret Ruth (née Stocker), seorang ilmuwan, dan Norman Lott Webb, yang bekerja di bidang pendidikan matematika di University of Wisconsin. Ketika ia berusia delapan belas bulan, keluarga Webb pindah ke Madison, Wisconsin, di mana ia dibesarkan. Ia lulus dari Madison West High School pada tahun 1992, dan kemudian melanjutkan pendidikan di Colorado College dan University of Wisconsin–Madison, di mana ia lulus dengan gelar Bahasa Inggris.
Webb memulai karirnya sebagai editor sebelum beralih ke penyutradaraan video musik. Ia mengatakan kepada The Daily Beast: "Video pertama yang saya buat adalah untuk sebuah band bernama The Shame Idols di Birmingham, Alabama, dan saya membayarnya dengan kartu kredit dan ibu saya meminjamkan saya sekitar $500 untuk menyelesaikannya. Sebenarnya itu tentang seorang pahlawan super—seperti Catwoman. Seorang wanita yang menjahit kostumnya bersama-sama, dan kami mengambil gambarnya dengan film 16mm. Anda tidak bisa melihatnya di mana pun dan tidak ada di YouTube—dan saya senang itu tidak ada. Video pertama yang ditayangkan adalah video Blues Traveler yang berjudul "Canadian Rose," tetapi saya hanya membuat konsepnya saja. Antara tahun 1999 dan 2009, ia menyutradarai video untuk band-band seperti Good Charlotte, Evanescence, AFI, 3 Doors Down, Green Day, My Chemical Romance, dan Snow Patrol. Debut film fiturnya, 500 Days of Summer, yang dibintangi oleh Joseph Gordon-Levitt dan Zooey Deschanel, dirilis pada bulan Juli 2009 dan mendapat sambutan positif dari kritikus. Pada Januari 2010, Columbia Pictures mempekerjakan Webb untuk menyutradarai The Amazing Spider-Man, reboot dari franchise film Spider-Man, yang dirilis pada bulan Juli 2012 dan dibintangi oleh Andrew Garfield dan Emma Stone. Ia kembali menyutradarai sekuelnya, The Amazing Spider-Man 2, yang dirilis pada tanggal 2 Mei 2014. Dalam mengembangkan film Spider-Man: No Way Home untuk Marvel Studios pada tahun 2021, Chris McKenna dan Erik Sommers secara resmi menyebut alam semesta fiksi dari film Spider-Man karya Webb sebagai Webb-Verse sebagai penghormatan kepadanya. Pada November 2021, juga diungkapkan bahwa ia, bersama dengan Sam Raimi, dipekerjakan sebagai konsultan kreatif untuk film tersebut. Pada tahun 2015, Webb menyutradarai iklan promosi untuk kerjasama antara Samsung dan Avengers: Age of Ultron. Webb dikontrak oleh DNA di Hollywood, California, dan Academy Productions Ltd di Inggris Raya. Pada Februari 2019, ia setuju untuk menyutradarai versi reimagined live-action dari film anime Jepang tahun 2016 berjudul Your Name sebelum digantikan oleh Lee Isaac Chung pada tanggal 18 September 2020. Pada Mei 2019, diumumkan bahwa Webb akan menyutradarai adaptasi live-action dari Snow White and the Seven Dwarfs milik Disney. Pada tahun 2013, Christopher Keyser dan Webb mengajukan pitch untuk drama misteri The Society kepada Showtime, tetapi jaringan tersebut kemudian memutuskan untuk tidak melanjutkan seri tersebut. Netflix mengubah pitch tersebut menjadi seri; dibuat oleh Keyser dan diproduksi eksekutif oleh Keyser dan Webb, The Society tayang perdana pada tanggal 19 Mei 2019. Pada Juli 2019, diumumkan bahwa Webb dan perusahaannya, Black Lamb, menandatangani kesepakatan dengan ABC Studios. Pada Maret 2022, Webb setuju untuk menyutradarai film thriller supernatural berjudul Day Drinker, yang ditulis oleh Zach Dean.
Pada tanggal 8 Juni 2018, pacar Webb, Jane Herman, melahirkan seorang putri yang diberi nama Georgia. Pasangan tersebut menikah pada tanggal 4 Oktober 2019. Seorang putra bernama Walter lahir pada tanggal 5 April 2021.
Tanda tangan khas Webb adalah seekor domba putih, yang muncul dalam beberapa video yang ia sutradarai. Dalam video "Sic Transit Gloria... Glory Fades" milik Brand New, domba tersebut muncul di pintu sebelum Jesse Lacey masuk ke bar. Domba itu juga muncul di kemeja seorang gadis di bar. Dalam video "Ocean Avenue" dan "Rough Landing, Holly" milik Yellowcard, domba itu muncul di