Jonathan Berlin wurde 1994 in Ulm als Sohn einer Pfarrersfamilie geboren. Bühnenerfahrungen sammelte er bereits als Teenager im Jungen Ensemble des Theaters Ulm, dem er von 2007 bis 2012 angehörte und bei dem er zum Beispiel den Puck in "Ein Sommernachtstraum" (2010) verkörperte. 2011 sah man ihn am Theater Ulm in der Rolle des Amok in Juli Zehs "Good Morning, Boys and Girls". Auch seine ersten TV-Rollen hatte Berlin bereits als Schüler, unter anderem in einer Folge der Jugendserie "Krimi.de" (2010).

Von September 2012 bis November 2015 absolvierte Berlin seine Schauspielausbildung an der Münchner Otto-Falckenberg-Schule. Während dieser Zeit stand er unter anderem an den Münchner Kammerspielen auf der Bühne, so etwa 2015 in der Hauptrolle des Ernö in "Rebellen". 2015 erhielt Berlin für seine Mitwirkung in "Glow! Box BRD" den Ensemblepreis beim Theatertreffen deutschsprachiger Schauspielstudierender in Bochum. Nach seinem Abschluss wirkte er in der Spielzeit 2015/16 in dem Stück "Vorsprechen" mit.

Sein Kinodebüt gab Berlin ebenfalls als Student: In dem preisgekrönten Sterbehilfe-Drama "Und morgen Mittag bin ich tot" (2013) hatte er eine kleinere Rolle als an Mukoviszidose verstorbener Bruder der todkranken Hauptfigur. Ab 2014 wirkte Berlin regelmäßig in Fernsehproduktionen mit. In dem Dreiteiler "Tannbach – Schicksal eines Dorfes" (2015) verkörperte er einen linientreuen Nazi-Grenzpolizisten, der eine heimliche homosexuelle Beziehung führt. Diese Rolle spielte Berlin auch in der 2018 ausgestrahlten Fortsetzung. Der Zweiteiler "Die Himmelsleiter – Sehnsucht nach Morgen" (2015) zeigte ihn als Sohn der im Mittelpunkt stehenden Kölner Trümmerfrau (Christiane Paul). Außerdem spielte er eine Titelrolle in dem TV-Märchenfilm "Prinz Himmelblau und Fee Lupine" (2016). Episodenrollen übernahm er in so unterschiedlichen Serien wie "Der Bergdoktor" (2016), "SOKO München" (2016) und "Helen Dorn" (2017).

Für seine Hauptrolle in dem während der NS-Zeit spielenden Coming-of-Age-Drama "Die Freibadclique" (2017, TV) wurde Berlin für den Deutschen Fernsehpreis nominiert und erhielt den Deutschen Schauspielpreis sowie den New Faces Award. Auf der Kinoleinwand sah man Berlin in "Schneeblind" (2017), als blinden 16-Jährigen, der mit seinem Vater, einem ehemaligen SS-Offizier, vor den Alliierten in die Schweiz flüchten will; als Mitglied der zentralen Clique in der düster-komischen Freundschaftsgeschichte "Feierabendbier" (2018); und als jugendliches Bandmitglied in den Rückblenden der Ruhrpott-Tragikomödie "So viel Zeit" (2018).

Weitere wichtige Parts hatte er in Thomas Stubers "Kruso" (2018, TV), als junger Mann, der nach dem Unfalltod seiner Freundin den Sommer 1989 auf der Insel Hiddensee verbringt, und in dem Dreiteiler "Preis der Freiheit" (2019), als DDR-Funktionär, der auch als Off-Erzähler der Geschichte fungiert. In "Martha und Tommy" (2020) verkörperte Berlin an der Seite von Senta Berger einen Jurastudenten, der mit illegalen Mixed-Martial-Arts-Kämpfen den Lebensunterhalt für sich und seinen achtjährigen Bruder verdient.

Ab Januar 2021 stand er für Maggie Perens "Der Passfälscher" vor der Kamera, als bester Freund eines jungen Juden, der sich während der NS-Zeit mit immer neuen Identitäten vor den Nazis schützt. Während der Dreharbeiten, im Februar 2021, outete sich Berlin im Rahmen der Initiative #actout im SZ-Magazin mit 184 anderen lesbischen, schwulen, bisexuellen, queeren, nicht-binären und trans* Schauspielern. Ebenfalls 2021 stand Berlin für das Drama "Comeback" und das politische Drama "Black Box" vor der Kamera. "Der Passfälscher" startete im Herbst 2022 in den Kinos.