Венсан Кассель родился 23 ноября 1966 года в Париже в семье французского актера Жан-Пьера Касселя.
Свою карьеру актёра он начал в Нью-Йорке, затем вернулся во Францию и несколько лет работал в театре Жана-Луи Барро, где был занят в нескольких спектаклях.
Для роли Жака Мерина в фильме «Враг государства № 1» набрал 20 кг.
Увлекается боевым искусством капоэйра, что продемонстрировал в фильме «Двенадцать друзей Оушена».
Был женат на итальянской актрисе Монике Беллуччи. 12 сентября 2004 года в Риме у них родилась дочь Дэва. В 2010 году в семье Моники и Венсана появился второй ребёнок, девочка, которую назвали Леони. В августе 2013 пара рассталась.