Nació en París en 1966. Tras unos años escolares algo atípicos, a los 17 años acabó recalando en la escuela circense de Anne Fratelli. Poco después se matricularía en Arte Dramático en diferentes academias de París y Nueva York, ciudad ésta última donde llegaría a estudiar en el Actor’s Institute. 

Tras algunos papeles menores en su país, pudo finalmente encabezar el reparto de Métisse, del joven realizador Mathieu Kassovitz. La película marcó el inicio de la colaboración entre ambos personajes, que dos años más tarde desembocaría en El Odio, fascinante y violenta película que provocó un gran revuelo en el Festival de Cannes del año de su producción, y con Cassel llegando a ser nominado al César al Mejor Actor. Mientras tanto, Cassel se iba haciendo un nombre con películas como Adulterio, Modo de Empleo y Jefferson en París (1996). Poco después conocería a Jan Kouen, que le dirigiría en la controvertida Dobermann. 

Vincent Cassel sería también durante ese período protagonista de otros films como L’Elève, de Olivier Schatzky, o Flash-Back (El Apartmento), de Gilles Mimouni, donde coincidiría con Monica Belucci, con quien acabaría casándose y protagonizando otras películas. 

Vincent Cassel debutó durante esa época como realizador con un cortometraje titulado Shabat Night Fever. Después de dos papeles secundarios extraordinarios en Elizabeth, de Shekar Kapur, y Juana de Arco, de Luc Besson, Vincent Cassel volvió a unir fuerzas con Mathieu Kassovitz en Los Ríos de Color Púrpura, haciendo seguidamente otro gran papel en El Pacto de los Lobos, el superéxito de Christoph Gans. 

En 2002, la academia francesa de la cinematografía volvió a nominarle al César al Mejor Actor por su trabajo en Read my Lips, de Jacques Audiard. Ese mismo año, Cassel se colocó nuevamente en el centro de una agria polémica por su participación en Irreversible, de Gaspar Noé. 

Después de acabar Blueberry, Vincent Cassel empezó a rodar Agent Secret en la primavera de 2003, bajo las órdenes del realizador Fréderic Schoendoerffer. Próximamente podrá ser visto dando vida al gángster Jacques Mesrine en el film L’Instinct de Mort, de Barbet Schroeder. También estrenará The Reckoning (Morality Play), además de Ocean’s Twelve, de Steven Soderbergh.