Vin Diesel Mark Sinclair Vincent néven született 1967. július 18-án New Yorkban. Nevelőapján (színházi rendező) keresztül került először kapcsolatba a színészkedéssel. 15 évesen kezdett el edzeni és 17 éves korában már kidobóként dolgozott. Főiskolán angol nyelv és irodalom szakon tanult 3 évig, majd otthagyva tanulmányait színészi ambíciókkal Los Angelesbe költözött. Hiába volt tapasztalt színpadi színész, nem kapott munkát Hollywoodban.
A sikertelen próbálkozások után visszament New Yorkba. 1995-ben megírta a Multi-Facial című film forgatókönyvét, melynek egy személyben volt rendezője, producere és főszereplője is. A filmet levetítették a Cannes-i Filmfesztiválon is.
1997-ben ismét írója, rendezője és főszereplője volt az Árnyékból a fényre című filmnek, mely a Sundance Filmfesztiválon debütált. Bár a produkciót méltatták a kritikusok, nem váltotta be a hozzá fűzött reményeket.
Az 1998-as év azonban meghozta számára a hosszan érlelt áttörést. Miután Steven Spielberg látta őt a Multi-Facialben (1998), szerepet ajánlott neki a Ryan közlegény megmentése című filmben, melyet a Szuper haver (1999) követett.
Ezt követően olyan akciófilmekben láthattuk, mint a Pitch Black - 22 évente a sötétség (2000), a Halálos iramban és folytatásai (2001), az xXx (2002) vagy Riddick - A sötétség krónikája (2004) franchise részei.
Az elsöprő kritikai- és közönségsikernek örvendő A galaxis őrzői (2014) című filmben Groot hangját kölcsönözte. A forgatáson állítólag több mint ezerszer vették fel vele az: "I am Groot" mondatot. A színész az MCU számos filmjében tért vissza a karakter szinkronhangjaként.

A Halálos iramban epizódjai mellett egy újabb franchise-ba vágott bele 2020-ban Bloodshot címmel, de a film nem aratott osztatlan sikert.
Gyerekkorában hangszálszakadást szenvedett, minden bizonnyal ennek köszönheti az azóta már védjegyévé vált mély hangját. Paloma Jimenezzel él együtt. Három gyermeke van.