Ha interpretado papeles teatrales como protagonista en producciones de teatro alternativo, así como también en papeles secundarios de cine en los que se "comía" al actor principal. En 2002, hizo de Wash en "Firefly", para Fox, una fantasía mezcla de ciencia ficción y película del oeste ambientada en el espacio. Ahora, retoma este papel en una nueva película, "Serenity", basada en la serie.

En la gran pantalla, Tudyk es la voz suave y amable del robot Sonny en "Yo, Robot", además de haber puesto varias voces en la película de dibujos animados "Ice Age, la Edad de Hielo". Recientemente, ha terminado la película independiente "Ralph's club". Entre los restantes trabajos de Tudyk para la gran pantalla se pueden destacar el de Wat, el escudero de Sir William, en "Destino de caballero", dando la réplica a Heath Ledger; el de Gerhardt, el stripper alemán adicto a la cocaína de "28 días", dando la réplica a Sandra Bullock; y el de Monte Man en "Corazones en Atlántida", dando la réplica a Anthony Hopkins. Entre sus restantes créditos en el cine se incluyen "Jóvenes prodigiosos", con Michael Douglas; "Patch Adams", protagonizada por Robin Williams; y "35 Miles to Normal".

Tras estudiar en la Juilliard School, Tudyk intervino en diversas producciones regionales y de fuera de Broadway, antes de hacer su debut en Broadway con la obra del dramaturgo Jerry Zak, "Epic proportions", con Kristin Chenoweth. Entre sus restantes trabajos teatrales se pueden destacar "The most fabulous story ever told", "Edipo Rey", "Misalliance", "Mucho ruido y pocas nueces", "El sueño de una noche de verano" y "Bunny Bunny", por la que obtuvo en 1997 el Premio Clarence Derwent y el Drama League al Mejor Debut en Nueva York.