Hans foreldre skilte seg kort tid senere. Muniz flyttet senere til Burbank, California, sammen med sin mor. Han spilte i forskjellige reklamefilmer og fikk sin debut i TV-filmen, som hadde premiere i 1997. Samme året dukket han i TV-kanalen CBS sin presentasjon Hallmark Hall of Fame av . Han hadde en liten rolle i filmen Lost & Found (1999) som førte til hans gjennombrudd med tittelrollen i TV-serien Malcolm in the Middle. Han medvirket også i filmen Extreme Movie (2008) der han spilte Chuck Adams.