董子健出生于北京市，他从小就很喜欢汽车，小时候经常和父亲在胡同口听声猜车。董子健小学就读于北京海淀区外国语实验学校，之后，他又分别在北京耀中国际学校、北京市八十中学度过了初中和高中，而他大学则就读于中央戏剧学院表演系本班。
2012年，出演刘杰执导的青春校园喜剧电影《青春派》，在片中饰演乐观开朗的男主角居然，这是他的首部电影作品，从而正式进入演艺圈。
2013年，凭借电影《青春派》入围“第50届台湾电影金马奖”最佳新演员奖；同年7月，参加湖南卫视脱口秀节目《天天向上》的录制，这是他的综艺首秀；同年10月17日，凭借电影《青春派》获得“第8届华语青年影像论坛”年度新锐男演员奖。
2014年，与江一燕、焦俊艳、王龙华合作主演惊悚悬疑电影《笔仙3》，在片中饰演媛媛的男朋友子健，与焦俊艳饰演一对情侣，并献出荧幕初吻；同年5月10日，凭借电影《青春派》获得“第21届北京大学生电影节”最佳新人奖；同年8月，凭借电影《青春派》获得“第十届北京青少年公益电影节”青少年最喜爱男演员奖；同年，与李梦、尚铁龙、李大光合作主演青春喜剧电影《少年巴比伦》，在片中饰演做事不动脑子的男主角路小路，并担任该片的出品人。
2015年，与孙红雷、周冬雨、王栎鑫合作主演青春校园喜剧电影《少年班》，在片中饰演生性拘谨、为人谦和且略带自卑的少年吴未；随后，与赵涛、张译、梁景东合作主演剧情电影《山河故人》，在片中饰演沈涛和张晋生的儿子张到乐，并与张艾嘉有一段忘年恋；同年6月7日，获得“第15届中国电影表演艺术学会金凤凰奖”学会新人奖；同年6月19日，担任“亚洲新人奖颁奖典礼”的主持人，这也是他的主持首秀；随后，担任“第18届上海国际电影节传媒大奖颁奖礼”的颁奖嘉宾；同年，与颜卓灵、宋伊人、林柏宏合作主演爱情电影《六弄咖啡馆》，在片中饰演有才华不张扬且思虑清晰的男主角关闵绿；之后，与德姬合作主演剧情电影《德兰》，在片中饰演男主角小王；此外，董子健还担任了电影《捉妖记》的出品人。
2016年，获得新浪微博之夜年度中国电影新力量男演员奖；同年，与钟楚曦、春夏合作主演校园喜剧电影《完全男生手册》，在片中饰演男主角何晓阳；9月8日，获得“GQ年度盛典”年度新人奖；之后，与邓超、彭于晏、赵丽颖合作主演剧情电影《乘风破浪》；同年12月9日，与杨幂合作主演的科幻爱情微电影《我是你的小幂phone》在腾讯视频播出，而董子健在片中则饰演了男主角成宇。
2017年，参加湖南卫视生活服务纪实节目《向往的生活》的录制；随后，与王俊凯、刘昊然、张一山、王大陆作为固定嘉宾参加浙江卫视偶像对抗挑战真人秀节目《高能少年团》的录制，并为该节目演唱主题曲《骄傲的少年》。8月22日，宣布加盟韩杰执导的电影《解忧杂货店》。
2018年，与王凯、杨烁合作主演年代剧《大江大河》，在剧中饰演杨巡，这也是他的首部电视剧作品；8月，他还入选了福布斯中国“30位30岁以下精英”榜（娱乐领域）；11月，与雷佳音、杨幂、于和伟合作主演悬疑电影《刺杀小说家》。
2019年，加入CCTV-6“星辰大海青年演员计划”，并与另外31名演员共同出演了《星辰大海》MV。
2020年，《我和我的家乡》中陈思诚执导的《天上掉下个UFO》故事单元发布预告；9月12日，与赵丽颖、肖央合作主演的悬疑剧《谁是凶手》官宣阵容；10月27日，加盟腾讯视频新综艺《长大成人》，预计于2021年第一季度上线；12月20日，主演电视剧《大江大河2》在浙江卫视播出，他在剧中饰演杨巡12月28日，与陈道明、刘诗诗、倪妮等领衔主演的电视剧《流金岁月》播出，在剧中饰演谢宏祖。
刺杀小说家2021-2-21 饰演路空文 导演路阳 主演雷佳音、杨幂、于和伟、郭京飞
我和我的家乡2020-10-1 饰演董科学 导演宁浩、陈思诚 主演黄渤、王宝强、刘昊然、王砚辉
脱单告急2018-4-20 饰演何晓阳 导演柯孟融 主演钟楚曦、春夏、袁福福、靳锦
解忧杂货店2017-12-29 饰演阿杰 导演韩杰 主演王俊凯、迪丽热巴、秦昊、李鸿其
乘风破浪2017-1-28 饰演小马 导演韩寒 主演邓超、彭于晏、赵丽颖、金士杰
少年巴比伦2017-1-13 饰演路小路 导演相国强 主演李梦、尚铁龙、李大光、宫海滨
我是你的小幂phone2016-12-19 饰演成宇 导演陈正道 主演杨幂、依灵、萧传勋、马昕墨
六弄咖啡馆2016-7-28 饰演关闵绿 导演吴子云 主演颜卓灵、宋伊人、林柏宏、欧阳妮妮
德兰2016 饰演小王 导演刘杰 主演德姬、仁青顿珠、嘉措农布、赵翔
山河故人2015-10-30 饰演道乐 导演贾樟柯 主演赵涛、张译、张艾嘉、梁景东
少年班2015-6-19 饰演吴未 导演肖洋 主演孙红雷、周冬雨、王栎鑫、李佳奇
笔仙Ⅲ2014-7-4 饰演子键 导演安兵基 主演江一燕、焦俊艳、王龙华、徐昂
青春派2013-8-2 饰演居然 导演刘杰 主演秦海璐、安悦溪、咏梅、焦刚
谁是凶手2021 饰演夏木 导演孙皓 主演赵丽颖、肖央
流金岁月2020-12-28 饰演谢宏祖 导演沈严 主演倪妮、刘诗诗、陈道明、田雨
大江大河22020-12-20 饰演杨巡 导演孔笙、黄伟 主演王凯、杨烁、杨采钰、孙艺洲
小大夫2020-10-1 饰演郭靖 导演卢伦常 主演张嘉倪、刘敏涛、李立群、王真儿
大江大河2018-12-10 饰演杨巡 导演孔笙 主演王凯、杨烁、童瑶、杨立新
2015 第52届台湾电影金马奖最佳男主角奖 德兰 （提名）
2013 第50届台湾电影金马奖最佳新演员奖 青春派 （提名）
2013 第16届上海国际电影节之第10届电影频道传媒大奖最佳男主角奖 青春派 （获奖）
2014 第12届中国长春电影节最佳男主角奖 青春派 （提名）
2014 第14届华语电影传媒大奖最佳新人奖 青春派 （提名）
2017 第24届北京大学生电影节最佳男演员奖 德兰 （提名）
2014 第21届北京大学生电影节最佳新人奖 青春派 （获奖）
2015 第15届中国电影表演艺术学会金凤凰奖学会新人奖 青春派 （获奖）
2013-10-17 第8届华语青年影像论坛年度新锐男演员奖 青春派 （获奖）
2016-09-08 “GQ年度盛典”年度新人奖 （获奖）
2016-01-07 新浪微博之夜年度中国电影新力量男演员奖 （获奖）
2014-08 “第十届北京青少年公益电影节”青少年最喜爱男演员奖 青春派 （获奖）
董子健是一个在镜头前非常自由自在的演员，他毫无拘束感，有着与生俱来掩盖不住的潜质和天赋（贾樟柯评）。
董子健在电影《青春派》中，他在镜头前的表现沉稳而又自然，对人物的演绎投入且清晰。虽然董子健毫无表演经验，但他却有一种无视镜头存在的冷静。他在《青春派》中的演出也因朴实真诚而赢得观众共鸣，使观众找到窥探90后生活与情感世界的窗口。董子健的演绎之路可用“踏实”二字形容，正处于花样年华的他并没有饥不择食的追求作品数量，而在《青春派》、《山河故人》等电影中，都能在角色身上看到董子健这个年龄少有的沉稳和淡然。也许正因为独特，所以他才会留下浓墨重彩的一笔。董子健具有充满灵气的表演、如同邻家弟弟一般可爱的特质，而他也展现出了在私底下的高情商、幽默风趣、青春活力（木易孝敦、新浪评）。
董子健在一组室内写真中，他身穿皮衣，少了一份稚嫩，却多了点北京爷们儿的成熟不羁。而一向走简约风的董子健也注重了细节的搭配，食指上的戒指成了点睛之笔，清贵中则透着痞气（凤凰网评）。
