赵又廷为台湾资深艺人赵树海次子，于国小时期赴加拿大就学，2007年毕业于加拿大维多利亚大学社会科学系经济专业。

2009年从加拿大学成返国之后参加电视剧《痞子英雄》征选并获得胜出，主演的第一部作品《痞子英雄》3月29日在台北信义威秀广场举办盛大的首映见面会，10月16日，赵又廷以新人之资凭《痞子英雄》荣获台湾第44届金钟奖最佳男主角奖。

2010年，赵又廷接拍钮承泽导演的台湾电影《艋胛》，上映后全台票房过2亿，取得了台湾本土电影2010年度票房第一的成绩，并凭借《艋舺》获第5届亚洲电影大奖最佳新演员奖。

2012年2月13日，与钮承泽导演再度合作，主演的《LOVE》赵又廷饰演的马克是八位主角中情感关系非常复杂的一位，与赵薇和舒淇都有情感纠葛，在海外上映，成为2012年中国电影北美票房冠军。

2012年6月至7月，主演的三部影片《第一次》《痞子英雄之全面开战》《搜索》接连上映。《第一次》作为一部小成本青春纯爱影片，取得了两周票房连冠。而在《痞子英雄之全面开战》中，赵又廷延续了电视剧版中的角色，与Angelababy和黄渤合作，呈现了一部大场面动作影片，内地票房近亿元。

2012年7月6日上映的由陈凯歌导演的《搜索》赵又廷饰演男主角杨守诚，杨守诚失业且负债累累，却与高圆圆饰演的叶蓝秋邂逅，也因此经历了一场灵魂的“意外旅行”。影片上映2周后票房实现逆增长，最终以1.8亿人民币收官。

2013年4月26日起，由赵薇执导，赵又廷、韩庚等主演的电影《致我们终将逝去的青春》在影片中出演男主角陈孝正。首映日票房达到4650万元，上映第三天，影片以5200万元的成绩，打破单日华语片票房纪录。

2014年10月，由赵又廷、林更新、黄渤等主演的灾难动作片《痞子英雄：黎明升起》定于10月1日上档。

2015年5月，参演吕克·贝松执导的电影《勇士之门》；9月30号，主演陆川导演的3D冒险片《九层妖塔》在中国内地上映。