小沈阳原名沈鹤，出生于辽宁省开原市上肥地满族乡，就读于辽宁省开原市上肥地代庄小学，13岁的时候小沈阳小学毕业进了武术学校，没多久就因为交不起学费退学了。
被武术学校退学后小沈阳开始跟着妈妈到处演唱二人转，后被送到铁岭民间艺术团学习二人转，在铁岭学习的时间闫学晶的老公林越给予他很大的帮助。
1995年，进入铁岭县艺术团学习二人转表演。
2000年，在吉林林越艺术团表演。
2006年，赵本山建议小沈阳到沈阳发展；赵本山亲自在当时的铁西和平影剧院给小沈阳考试；考试通过后，2006年的中秋节，小沈阳正式拜师；2006年年底参加天津电视台春节联欢晚会，在和星光大道等代表队的PK中大获全胜。
2007年，小沈阳和师傅到中央电视台春节联欢会演出；12月初次登陆央视舞台，在电视剧群英汇晚会中表演了《我要当明星》片段。2007年参演首部电视剧《没完没了的爱》开始崭露头角。
2008年，作品《我要当明星》送选央视春晚审查，最终被评价为与春晚主题不够相符未能入选；2月20日再次应央视春晚导演邀请参加元宵晚会录制，表演《我要当明星》，但在2月21日正式播放时因节目时间过长未播出；在电视剧《乡村爱情Ⅱ》扮演王天来。
2009年，在中央电视台春节联欢晚会中与赵本山、毕福剑、丫蛋搭档演出小品《不差钱》；3月6日《2009小沈阳全国演笑会》启动，到2010年1月31日共在20个省、4个直辖市、3个自治区、70座城市演出103场；同年，在电视剧《关东大先生》中扮演小奉天；在电影《三枪拍案惊奇》扮演店小二李四。
2010年，主演的贺岁喜剧动作片《大笑江湖》上映；同年，在电视剧《乡村爱情故事Ⅲ》继续扮演王天来；在辽宁春节联欢晚会小品《超级粉丝团》扮演“哭组组长”；在央视春节联欢晚会小品《捐助》；在2010年北京电视台春节联欢晚会小品《阳仔演笑会》中扮演“阳仔”。
2011年，其主演电视剧《怪侠欧阳德》播出。
2012年，其主演电视剧《后厨》播出。
2013年，主演电视剧《说书人》和《谁是真英雄》相继播出；同年，客串王家卫导演的电影《一代宗师》饰演三江水，2013年9月由孙周执导、王宝强和小沈阳出演的电影《不可思异》在广州拍摄期间，小沈阳上演上吊戏，导致意外受伤入院。
2014年，参加安徽卫视《我为歌狂Ⅱ》。同年加盟电影《西游记之三打白骨精》，饰演“猪八戒”一角。
2015年，主演电影《将错就错》在3月15日上映；同年，小沈阳作为嘉宾，参加了第五届北京国际电影节开幕式。
2016年，参加《欢乐喜剧人第二季》，与丫蛋搭档表演小品《不差钱》续集《不差钱2》；2月8日，电影《西游记之孙悟空三打白骨精》上映，小沈阳饰演猪八戒3月电影《非常交易》开机。主演喜剧悬疑动作片《我说的都是真的》。确认继续在电影《西游记女儿国》中饰演猪八戒，并演唱推广曲《八戒八戒》；同年，参加北京卫视明星真人秀《跨界歌王第一季》的比赛，获得总决赛季军。同年9月主持综艺首秀《跨界喜剧王》；同年，12月和肖央主演电影《情圣》上映。
2017年，加盟电影《断片之险途夺宝》预计2017年年底上映。6月，其与黄渤、宋佳共同主演、蔡尚君执导的电影《冰之下》入围第二十届上海国际电影节。
2018年，其自导自演的电影《猛虫过江》在2018年暑期上映。
2020年，在国家话剧院剧场上演的最新一版《我爱桃花》，这是小沈阳首次主演话剧；6月，以首发嘉宾的身份参加北京卫视音乐综艺节目《跨界歌王第五季》，最终获得了年度亚军；11月，参与江苏卫视音乐悬疑竞猜类真人秀《蒙面唱将猜猜猜第五季》。12月，参加浙江卫视《我就是演员第三季》。12月31日，参加《2021迎冬奥相约北京BRTV环球跨年冰雪盛典》，现身吉林分会场。
2021年，参加的音乐竞猜真人秀《蒙面唱将猜猜猜第五季》年度盛典定档在江苏卫视播出。
天气预爆 2018-12-21 饰演雷神 导演肖央 主演肖央、杜鹃、常远、小沈阳、王小利、衣云鹤
猛虫过江 2018-06-15 饰演沈福 导演小沈阳 主演宋芸桦、潘斌龙、金士杰
我说的都是真的2018-03-30 饰演夏至 导演刘仪伟 主演陈意涵、刘仪伟、罗海琼
西游记女儿国2018-02-16 饰演猪八戒 导演郑保瑞 主演冯绍峰、郭富城、赵丽颖
断片之险途夺宝2017-12-29 饰演海道 导演罗登 主演葛优、杜淳
冰之下2017 饰演奎子 导演蔡尚君 主演黄渤、宋佳、刘桦
非常交易2017 饰演贾云 导演黄健 主演姜武、杨蓉
情圣 2016-12-30 饰演刘磊 导演宋晓飞、董旭 主演肖央、闫妮
西游记之孙悟空三打白骨精 2016-02-08 饰演猪八戒 导演郑保瑞 主演郭富城、冯绍峰、巩俐
过年好2016-02-01 饰演客串 导演高群书 主演赵本山、闫妮
唐人街探案 2015-12-31 饰演北哥 导演陈思诚 主演王宝强、刘昊然、佟丽娅、陈赫
不可思异 2015-12-04 饰演王若水 导演孙周 主演王宝强、大鹏、辛芷蕾
煎饼侠 2015-07-17 饰演麻辣小龙侠 导演董成鹏 主演袁姗姗、王小利、柳岩
将错就错 2015-03-05 饰演宫男 导演王宁 主演田亮、陈小春、熊黛林
一代宗师 2013-01-08 饰演三江水 导演王家卫 主演梁朝伟、章子怡、宋慧乔
河东狮吼2 2012-08-17 饰演东方明亮 导演马伟豪 主演张柏芝、赵本山、黄维德
大笑江湖 2010-12-03 饰演吴迪 导演朱延平 主演赵本山、林熙蕾、徐少强
三枪拍案惊奇 2009-12-10 饰演李四 导演张艺谋 主演孙红雷、倪大红、闫妮
爹妈满院 2015 饰演张广利 导演阚卫平 主演赵本山、刘晓光
老兵 2014-02-27 饰演严洪森 导演丁小雄、赵本山 主演赵本山、毕畅、小飞龙
乡村爱情圆舞曲2014-02-03 饰演王天来 导演刘流、周英男 主演赵本山、关婷娜、金玫玫
抓紧时间爱2014 饰演周朋 导演王宁 主演叶璇、胡静
谁是真英雄 2013-09-15 饰演贾九 导演连奕名 主演毕畅、王刚、王佳宁
说书人 2013-07-15 饰演袁阔成 导演楼健 主演李立群、赵本山
战国小兵2013-06-29 饰演小兵 导演吴耀权 主演姚笛、汤镇业
乡村爱情变奏曲2013-02-12 饰演王天来 导演赵本山 主演赵本山、毕畅、于月仙
不是钱的事2012-10-15 饰演齐大鹏 导演傅百良 主演赵本山、于月仙、唐鉴军
后厨 2012-07-05 饰演时慧宝 导演李威 主演海清、姜彤、赵峥
2001 获铜 （获奖）
2009 最沸点艺人奖 （获奖）
2011 华语年度电影十佳新锐演员 （获奖）
2010 新锐演员公众形象满意度调查第一名 （获奖）
2010 新锐演员商业价值满意度调查第一名 （获奖）
2010 老百姓最喜爱的影视明星 （获奖）
2010 第三届读者最喜爱的男演员 （获奖）
2017-01-06 2016微博之夜微博年度综艺人物 （获奖）
2016-12-03 2017爱奇艺尖叫之夜年度综艺突破 （获奖）
2012 2012福布斯中国名人榜第67名 （获奖）
2010 2010福布斯中国名人榜第30名 （获奖）
