Estudió Derecho e ingresó en la Escuela de Arte Dramático en Madrid. En 1986 participó en la película Tiempo de silencio, donde se dio a conocer, y a raíz de ello obtuvo el papel de Cosme en la serie Turno de oficio, en la cual alcanzó cierta notoriedad.
Gracias al éxito le llamaron para un importante número de películas, entre ellas Divinas palabras (1987), por la cual obtuvo el premio Goya a la mejor interpretación masculina de reparto. A este título le siguieron Bajarse al moro, A solas contigo o La noche más larga. En televisión protagonizó en 1991 Chicas de hoy en día, con la que consiguió un Fotogramas de Plata.
Dos años después, en 1993, disfrutó de su mayor éxito profesional al encabezar el reparto de Madregilda (Francisco Regueiro), donde interpretó a un Francisco Franco acomplejado y débil. Por este trabajo Juan Echanove ganó la Concha de Plata al mejor actor del Festival de Cine de San Sebastián, el Premio Goya a la mejor interpretación masculina protagonista, el Premio Sant Jordi al mejor actor así como el Premio Ondas y una candidatura a los Fotogramas de Plata que perdió frente a Javier Bardem. Su intervención ese mismo año en Mi hermano del alma (Mariano Barroso) se saldó con otra candidatura a los Premios Goya.
En esos doce meses se produjo su debut profesional como cantante. Junto a Víctor Manuel, Ana Belén, Pablo Milanés, Miguel Ríos, Manolo Tena, Antonio Flores, Joaquín Sabina y Joan Manuel Serrat realizó una gira de conciertos que posteriormente se grabó en un doble CD titulado Mucho más que dos. Echanove cantó en él Faltando un pedazo y La puerta de Alcalá. El actor tuvo que intercalar esos trabajos con la gira teatral de la obra El cerdo, en la que lleva el peso absoluto de la función.
Dos años más tarde, junto a José Luis García Sánchez y Juan Luis Galiardo, inició una saga fílmica sobre la España profunda compuesta por los siguientes títulos: Suspiros de España (1995), Siempre hay una camino a la derecha (1997) y Adiós con el corazón (2000). Entre el rodaje de cada película Echanove participó en filmes como La flor de mi secreto (Pedro Almodóvar, 1995), Sus ojos se cerraron y el mundo sigue andando (Jaime Chávarri, 1997) o Los años bárbaros (Fernando Colomo, 1998). En la primera de ellas encarnó a un periodista capaz de reanimar a una escritora cuyo matrimonio había fracasado. En la segunda, a un falangista deseoso de encarcelar a unos presos fugados, interpretados por Ernesto Alterio y Jordi Mollá.
A partir de 2000 dio prioridad a su trayectoria teatral en obras como El verdugo o El extraño. Para asegurarse la asistencia de público juvenil en ellas, el actor aceptó incorporarse al reparto de Un paso adelante, donde interpretó a un intransigente profesor cuyo hermano estaba encarcelado. Agustín Díaz Yanes le llamó para un pequeño papel en Sin noticias de Dios.
Por esas fechas, Juan Echanove ejerció bastante militancia política. En febrero de 2003 asistió a un acto de protesta contra el terrorismo de ETA,5 pocos días después de ser expulsado del Palacio del Congreso junto a Juan Luis Galiardo, María Barranco, Ana Belén, Pilar Bardem, Jordi Dauder y Amparo Larrañaga, por lucir una camiseta en la que estaba impresa la insignia «No a la guerra».6 En ese mismo año, se estrenó en teatro El precio, según la obra original de Arthur Miller.
En 2005 regresó al cine encadenando el rodaje de películas muy publicitadas como Bienvenido a casa (David Trueba) o Alatriste (Agustín Díaz Yanes), en las que coincidió con intérpretes como Concha Velasco, Carlos Larrañaga, Alejo Sauras, Pilar López de Ayala, Jorge Sanz, Eduardo Noriega, Viggo Mortensen, Ariadna Gil o Unax Ugalde. En la primera de ellas interpretó a un crítico de cine ciego, cuya novia murió en el mismo accidente automovilístico en el que perdió la vista, y cuya vida ha transcurrido en soledad hasta que la llegada de un reportero a su revista agudiza su envidia hacia los demás. En la segunda interpretó a Francisco de Quevedo.
En otoño de ese mismo año interpretó a Miguel Alcántara Barbadillo, hermano de Antonio Alcántara (Imanol Arias) en la serie Cuéntame cómo pasó, un hombre que emigró a Francia, donde se divorció de su mujer, y que al volver a España decide ganarse la vida conduciendo un taxi y montando un bar-restaurante.
En 2017, después de 12 años, formando parte del reparto fijo de la serie Cuéntame cómo pasó, abandona la ficción de La 1 de TVE, por decisión de la productora de la ficción.
En ese mismo año comienza a presentar junto con Antonio Resines, el programa, El tren de la buena vida, en La 1 producido por Ganga Producciones.
