2007年毕业于加拿大维多利亚大学社会科学系经济专业。回到台湾后踏进演艺圈发展，2009年主演电视剧《痞子英雄》出道成名，并凭借该剧获得第44届台湾金钟奖最佳男主角奖。  2010年凭借首部大荧幕电影作品《艋舺》获得第5届亚洲电影大奖最佳新演员奖。2012年主演陈凯歌导演影片《搜索》，同年也接拍了《LOVE》、《第一次》、《痞子英雄之全面开战》等电影。  2013年在赵薇导演的电影处女作《致我们终将逝去的青春》中饰演陈孝正；同年在徐克导演的《狄仁杰之神都龙王》中饰演狄仁杰。2014年10月，赵又廷主演的灾难动作片《痞子英雄：黎明升起》上映。赵又廷和高圆圆6月5日在北京领证结婚；11月28日在台北补办婚礼。2017年，赵又廷主演了首部内地电视剧作品《三生三世十里桃花》，饰演九重天太子夜华。