Als Kind trat er in einigen Werbespots auf und hatte 2002 eine erste kleine Rolle im Film "Lone Star State of Mind". Im gleichen Jahr wurde er von Richard Linklater für dessen Langzeitfilmprojekt "Boyhood" gecastet, welcher das Aufwachsen eines Jungen zum Erwachsenen zeigen sollte. In den kommenden 12 Jahren drehte Linklater mit Coltrane jedes Jahr einige Szenen. Unterstützt wurde er dabei von Schauspielern wie Ethan Hawke und Patricia Arquette. Der Film feierte seine Premiere beim Sundance Film Festival 2014. In Deutschland lief der Film erstmals im Wettbewerb der Internationalen Filmfestspiele Berlin 2014, bei dem Richard Linklater für ihn den Silbernen Bären für die beste Regie erhielt.