Cidadão francês, filho do também ator Jean-Pierre Cassel e da jornalista Sabine Litique, Vincent Cassel, talvez, seja o "mais brasileiro" de sua geração, devido a paixão que tem mostrado pelo País. Prova disso são as frequentes viagens que já fez para lugares como Bahia e Rio de Janeiro, o fato de praticar a Capoeira, usada em Doze Homens e Outro Segredo (2004) e a notícia de que já comprou um imóvel por aqui. Bom no português, seu primeiro filme brasileiro foi À Deriva (2009), de Heitor Dhalia.

Casado com a atriz Monica Bellucci desde 1999, Cassel mostrou interesse pelas artes dramáticas por volta do 15 anos e chegou a frequentar aulas no circo tradicional. O pontapé inicial da carreira foi no final dos anos 80 com participações em produções modestas para a TV ou cinema. Em 1993, porém, ele aparece na comédia romântica Métisse, seu primeiro trabalho com o ator, produtor e diretor Mathieu Kassovitz, que viria a se tornar um parceiro em outros filmes. É dele, por exemplo, o longa de ação Rios Vermelhos (2000), que ajudou a tornar o rosto do ator conhecido no Brasil ao atuar do lado do já conhecido Jean Reno.

Ao lado da esposa, já apareceu em diversos filmes, como O Apartamento (1996), Come mi Vuoi (1997), Dobermann (1997), Le Plaisir (et ses petits tracas) (1998), no curta Compromis (1998), Méditerranées (1999), O Pacto dos Lobos (2001), Irreversível (2002), onde aparece totalmente nu, Agentes Secretos (2004) e Satã (2006). Aliás, os dois também já foram apresentadores do Festival de Cannes, mas em épocas diferentes. Ela em 2003 e ele em 2006. Ao lado do pai, atuou no curta Valse Nocturne (1995) e nos longas Métisse (1993) e Rios Vermelhos (2000), no qual chegou a quebrar o nariz durante as filmagens de uma sequência de luta.

Conhecido por fazer papéis de caras durões, curiosamente, é ele quem costuma dublar a voz do doce ator Hugh Grant nas versões sas de seus filmes. Mas é dele também a voz do tigrão dente de sabre Diego em A Era do Gelo (2001). Essa por sinal, não é sua única atuação em animações, tendo participado de outras, como Shrek, do mesmo ano, e Robôs (2005). Falando em idiomas, sua estreia no cinema usando o inglês foi no longa Elizabeth (1998) e ele também falou em russo no violento Senhores do Crime (2007).

Entre os filmes preferidos de sua própria carreira estão os títulos O Ódio (1995), do parceiro Kassovitz, e o faroeste Blueberry - Desejo de Vingança (2004). Fora do ambiente cinema, Cassel foi contratado para ser o rosto masculino da L'Oreal em 2008 e estreou na música em 2009, cantando "Paroles, Paroles" e "Non, Non, Non" no disco ReCreation da banda belga Zap Mama. Ainda na área musica, seu irmão Mathias Cassel, mais conhecido como o rapper Rockin Squat do grupo Assassin, menciona o mano Vinz na música "Libre".

Com mais de 50 títulos na carreira na função de ator, Cassel já experimentou a cadeira de diretor e roteirista no curta Shabbat Night Fever (1997), já cantou em dois filmes (Shrek e Senhores do Crime) e também atacou de produtor neste mesmo curta citado acima e ainda nos longas Irreversível (2002), Satã (2006) e Nosso Dia Chegará (2010). Indicado mais de uma vez ao César (considerado o Oscar da França), levou o prêmio para casa por sua interpretação do lendário Jacques Mesrine em Inimigo Público nº 1 e Inimigo Público nº 1 - Parte 2, ambos de 2008.