En 2000, Christensen commence sa carrière d'acteur avec un petit rôle dans le film indépendant *Splendid*. Il obtient son premier rôle important en 2006 dans le drame biographique *Flags of Our Fathers* de Clint Eastwood. Cette même année, il joue également dans les films *Volcano High* et *The Guardian*.
En 2007, Christensen est à l'affiche du film *Disturbia*, aux côtés de Shia LaBeouf et David Morse. Il fait également une apparition dans la série télévisée *Bones*. L'année suivante, il joue dans le film d'action *Taken* et dans les séries *Lie to Me* et *The Mentalist*.
En 2010, Christensen tient l'un des rôles principaux dans la série télévisée *Hawthorne*, diffusée sur TNT. Il partage également l'affiche du film indépendant *L'Amour en héritage* avec Milla Jovovich.
En 2013, Christensen joue dans le drame sportif *42*, qui raconte l'histoire de Jackie Robinson, premier joueur noir de la Ligue majeure de baseball. Il est également à l'affiche du film d'action *Need for Speed* et de la mini-série *Hatfields & McCoys*.
En 2016, il incarne le rôle du colonel James Miller dans la série télévisée *Colony*. La même année, il est à l'affiche du film d'action *Independence Day: Resurgence* et du drame indépendant *The Shack*.
En 2018, Christensen joue dans la série dramatique *Manifest*, qui raconte l'histoire d'un vol de passagers ayant disparu pour cinq ans avant de revenir soudainement. Il est également à l'affiche du film d'action *Hotel Artemis* et du drame *American Animals*.
En 2019, Christensen incarne le rôle de Charles Manson dans la série documentaire *Mindhunter*, diffusée sur Netflix. Il est également à l'affiche du film d'action *John Wick: Chapter 3 – Parabellum* et de la mini-série *Truth Be Told*.
Enfin, en 2021, il joue dans le film d'action *Outside the Wire*, diffusé sur Netflix.