Kıvanç Tatlıtuğ 27 Ekim 1983'te Erdem-Nurten Tatlıtuğ çiftinin oğlu olarak Adana'da doğdu. Babası Boşnak kökenliydi, annesiyse Edirneliydi. Lise yıllarına dek Adana'da yaşadı. Gençlik yıllarında Adana'nın birçok altyapı kulübünde başarılı bir basketbolcu olarak mücadele etti. Babasının kalp rahatsızlığı nedeniyle ailesiyle birlikte İstanbul'a taşındı. İstanbul'da da Ülkerspor, Beşiktaş ve Fenerbahçe gibi kulüplerde oynadı ancak geçirdiği sakatlık sonrası basketbol kariyerini sonlandırmak durumunda kaldı.

Bu yıllarda çevresinin yönlendirmesiyle mankenlik yapmaya başladı. Profesyonel olarak ajanslarla çalışmaya başlayan Tatlıtuğ, 2002 yılında Best Model of Turkey yarışmasını kazandı. Bu başarısıyla Best Model of World yarışmasına katılmaya hak kazanan Tatlıtuğ, bu yarışmada da birinci oldu ve büyük şöhret kazandı. Bu başarısının ardından bir süre Fransa'da kariyerini sürdürdü ve sonrasında yeniden Türkiye'ye döndü.

Oyunculuk kariyerine Gümüş dizisiyle adım atan Tatlıtuğ, Mehmet Şadoğlu rolünde oynadı. Daha sonra Menekşe ve Halil dizisinde başrol oynadı. 2008'de yayınlanmaya başlayan Aşk-ı Memnu dizisinde Behlül Haznedar karakteriyle oyunculukta da kendini göstermeye başladı. 2010'a dek Türkiye'nin en çok izlenen dizisinde Beren Saat'le birlikte başrol oynadı. 2011-13 yılları arasında ise Kuzey Güney dizisinde Kuzey Tekinoğlu rolünü üstlendi.

2013 yılında Yılmaz Erdoğan'ın Oscar aday adayı olan Kelebeğin Rüyası filminde şair Muzaffer Tayyip Uslu rolünde beyazperdedeki becerisini de ispat etti. 2014 yılında ise Kurt Seyit ve Şura dizisinde başrolü Farah Zeynep Abdullah ile paylaştı.

Kıvanç Tatlıtuğ, birçok reklam filminde de oynamıştır. Mavi için çektiği reklam filmlerinden birinde ünlü Macar süpermodel Barbara Palvin ile kamera karşısına geçti. Kainat güzeli seçilen Azra Akın'la uzun yıllar süren birlikteliği, 2013 yılında son buldu. Bir süre Fransız manken Florence Eugene ile birlikte oldu. Boyu 1,87 m, ağırlığı 74 kg'dir.