Nació el 18 de julio de 1967 en Nueva York (Estados Unidos), Mark Sinclair Vincent, más conocido como Vin Diesel, crecido en el barrio artístico de Greenwich (Nueva York).
De herencia mixta y desconocida para el público, se sabe que su padre biológico es dominicano, sin embargo su padre adoptivo fue una gran influencia, puesto que es actor y profesor de interpretación, y trabajó en su compañía. Tiene dos hermanas y un hermano gemelo llamado Paul, su madre es asistente social de profesión y astróloga. Diesel es una persona muy privada con respecto a su vida personal.
Vin Diesel se estrenó en los escenarios a los siete años, en un montaje del Theatre for the New City. Luego siguió trabajando en los teatros neoyorquinos y estudió en el Hunter College, donde se especializó en escritura creativa.
Debutó en la gran pantalla con Multi-Facial, un cortometraje que él mismo escribió, protagonizó, dirigió, produjo y financió. Ejerció las mismas funciones en el duro drama urbano Strays, que resultó seleccionado para el Festival de Sundance. La MTV contrató luego a Diesel para que convirtiera este film en serie.
Su trabajo en Multi-Facial impresionó tanto a Steven Spielberg que decidió incluirlo en el reparto de su próximo proyecto, Rescatando al soldado Ryan. De hecho, el famoso director pidió al guionista de la película, Robert Rodat, que escribiera un papel expresamente para Diesel. Así surgió su personaje del soldado Carpazo, el primer éxito de este polifacético actor en el cine comercial.
Apenas terminó este proyecto, se embarcó con Ted Fields en Doormen. Después del estreno de Pitch Black en Febrero de 2000, Diesel empezó a ser reconocido y a realizar entrevistas. En el verano de ese mismo año, empezó el rodaje de The fast and the Furious. Su personaje Dominic Toretto es "el Rey" de las carreras callejeras en Los Angeles. En el 2001, Diesel se comprometió a interpretar Xander Cage en xXx, una película de "espías" que intenta sustituir las clásicas películas de James Bond dándoles un nuevo enfoque. Diesel realizó un par de proyectos completamente diferentes a todo lo que había hecho anteriormente: una película para niños The Pacifier. Su otro proyecto fue una película basada en una historia real para la cual tuvo que engordar 15 kg Find Me Guilty en la que interpreta a Giacomo DiNorscio,
Tras un periodo durante el cual el actor no ha sacado ninguna película, pues ha estado trabajando en otros proyectos, parece que el año 2008 puede volver con un proyecto nuevo Babylon A.D., a estrenarse en EE.UU. el 29 de Febrero de 2008. Otro proyecto en espera es Anibal, El conquistador, un trabajo dirigido por el propio Diesel y que lleva algún tiempo queriendo realizar, hay rumores de que ha estado trabajando en él y buscando localizaciones. Además Columbia Pictures y el productor Joe Roth planean realizar XXX: The Return of Xander Cage, tercera parte de la franquicia XXX que volverá a contar con Vin Diesel. Rob Cohen también volverá a la dirección. Diesel volvió a interpretar a Dominic Toretto en la película Fast & Furious, que se estrenó en abril de 2009.