Diplômé du Conservatoire d’art dramatique de Québec en 2003 (Jeu) et en 2009 (Mise en scène et création), Jonathan Gagnon a joué dans plus d’une soixantaine de productions théâtrales, au Québec et ailleurs : Exercices de style et Cabaret (Théâtre du trident), Hosanna ou la Shéhérazade des pauvres (TNM), Ne m’oublie pas (Théâtre Duceppe), Waitress (ComediHa – Espace St-Denis et Salle Albert-Rousseau) et plusieurs autres.
En 2018, son travail est remarqué dans le solo Extras et ordinaires (Théâtre de Passage/Premier Acte), interprétation pour laquelle il est nominé pour le Prix Paul-Hébert (meilleur premier rôle) ainsi que pour le prix de la meilleure interprétation masculine lors des Prix de l’association québécoise des critiques de théâtre (AQCT). En 2020, le journal Le Soleil et Ici Radio-Canada Québec le consacrent personnalité de l’année, catégorie théâtre. Enfin, pour son interprétation dans Exercices de style, il reçoit le prestigieux prix Paul-Hébert en 2021.
En plus du théâtre, on a pu le voir au cinéma dans plusieurs longs métrages tels Gerry, Le grand départ, Norbourg et la comédie à grand succès De père en flic. À la télévision, il a participé à de nombreuses séries comme Les bougons, La galère, District 31, La faille 2 et Géolocaliser l’amour. En 2025, il incarnera le charmant Valentin dans la série jeunesse Les lutins magnifiques. Enfin, on a pu le voir dans de nombreuses publicités.
En 2022, il est diplômé de HEC Montréal après avoir complété un Microprogramme en gestion d’organismes culturels.
Depuis juin 2024, il occupe le poste de directeur du Conservatoire d'art dramatique de Québec.