Elevé par une mère astrologue et un père adoptif professeur et directeur de théâtre, Vin Diesel monte sur les planches dès l'âge de sept ans dans le quartier new-yorkais de Greenwich Village. Tout en continuant le théâtre, avec la troupe de son père puis à Broadway, il étudie l'anglais et l'écriture artistique à l'Université de Hunter. Doté d'un physique impressionnant, il devient parallèlement videur dans certains établissements huppés de New York. En 1994, Vin Diesel se tourne résolument vers le cinéma en écrivant, produisant, réalisant et interprétant son court métrage Multi-Facial. Après un premier long remarqué, Strays, présenté au Festival de Sundance en 1997, il est contacté par Steven Spielberg pour le rôle d'Adrian Caparzo dans Il faut sauver le soldat Ryan (1998).
Sa carrière lancée, il prête sa voix rauque au Géant de fer (1999) dans le dessin animé éponyme de Brad Bird, puis s'illustre dans le drame indépendant Les Initiés, primé à Deauville en 2000, et le film de science-fiction Pitch Black (id.). Là, il incarne l'anti-héros nyctalope Richard Riddick, un rôle qu'il reprendra trois ans plus tard pour les besoins des Chroniques de Riddick. En 2001, il connaît un véritable triomphe avec le vrombissant Fast & furious, qui remporte 144 millions de dollars aux Etats-Unis pour un budget cinq fois moindre. Une réussite qui lui vaut l'entrée dans le club des acteurs au cachet s'élevant à plus de 10 millions de dollars par film, et le développement de nombreux projets sur son seul nom.
En 2002, il enrichit sa collection de rôles musclés avec le film d'action XXX et le polar Un homme à part. Trois ans après, l'acteur s'essaie à la comédie avec Baby-sittor et Jugez-moi coupable de Sidney Lumet, mais le public le plébiscite davantage dans un registre physique comme le prouvent sa collaboration avec Mathieu Kassovitz pour le futuriste Babylon A.D. et son retour dans la saga Fast & Furious.
Acteur de franchises musclées, Vin Diesel se glisse parallèlement à nouveau dans la peau du tueur qui l'a rendu célèbre en la personne du redoutable Riddick (2013), double le personnage de Groot dans Les Gardiens de la Galaxie (2014) et reprend son personnage de sportif de l’extrême devenu agent d'élite dans xXx : Reactivated (2017).
