Vin Diesel nació en Alameda, California y fue criado en el barrio artístico de Greenwich, en Nueva York. Tiene ascendencia dominicana e italiana, puesto que su padre biológico era dominicano y su madre italiana.[cita requerida] Su padrastro Irving era un instructor de actuación afroamericano. Vin tiene un hermano menor, Tim, una hermana, Samantha y su hermano Paul Vincent, que es editor de cine. Diesel estudió en el Hunter College, pero tras 3 años en la universidad decidió dejarla y centrarse en hacer su propia película. Se le identifica por su físico musculoso, su cabeza afeitada y su voz profunda. Antes de ser actor, trabajó como portero en famosas discotecas de Manhattan.

En 2001 salió con la actriz Michelle Rodríguez, con la que compartió reparto en The Fast and the Furious.

Desde 2007 sale con la modelo mexicana Paloma Jiménez. Diesel y Paloma tuvieron a su primera hija, Hania Riley el 2 de abril de 2008. En el 2015 nace su tercera hija, nombrándola Pauline en honor a su gran amigo Paul Walker. Vin Diesel declaró que su amigo estuvo allí en todo momento y que no había mejor forma de recordarlo que nombrando a su hija en su honor.

La revista Vanity Fair publicó la lista de las Top 40 celebridades de Hollywood con más ingresos a lo largo de 2010; Diesel fue clasificado nº 29 en la lista, con unas ganancias estimadas de unos 18 millones de dólares por sus películas.