1979年2月3日生于辽宁省抚顺市新抚区，中国大陆男演员、歌手。[1]

2001年毕业于上海戏剧学院表演系。2004年凭借电视剧《玉观音》夺得第22届中国电视金鹰奖观众喜爱的电视剧男演员奖。同年主演电视剧《与青春有关的日子》。2007年主演赵宝刚导演的电视剧《奋斗》饰演男一号陆涛。同年主演电视剧《我们无处安放的青春》。2010年主演赵宝刚执导的电视剧《婚姻保卫战》。2013年主演丁黑执导的电视剧《门第》。2014年和妻子关悦合演电视剧《我的儿子是奇葩》。[2-7]

2005年凭借电影《苹果》提名第11届釜山国际电影节最佳新演员奖及第57届柏林国际电影节最佳男演员 。2008年参演吴宇森执导的电影《赤壁》。2011年凭参演张艺谋执导电影《金陵十三钗》荣获第十二届华语电影传媒大奖观众票选最受瞩目男演员奖。2013年凭参演陈可辛执导电影《中国合伙人》提名金马奖、亚太影展奖、香港电影金像奖最佳男配角奖。2014年在吴宇森执导的电影《太平轮》中饰演佟大庆。同年主演电影《我的早更女友》。[8-12]

曾发行个人专辑《大世界小作为》。2015年参加2015年中央电视台春节联欢晚会，表演节目《四世同堂合家欢》。同年主演电视剧《虎妈猫爸》。2016年参演的电影《冰河追凶》于4月15日上映。[13-17]  7月，佟大为加盟拳击真人秀。[18]

2017年12月，被评为年度吸引力明星