Kostja Ullmann se narodil 30. května 1984 v Hamburgu v Německu. Otec býval divadelní herec a matka profesionální tanečnicí, byla členkou Národního baletu v Londýně. Ostatně, z matčiny strany má Kostja anglické, portugalské a indické předky, což se projevilo i v Kostjově vzhledu. Otec pochází z Německa. Má starší sestru Shantiu, která se také rozhodla pro hereckou kariéru.

Tu svoji Kostja Ullmann započal v 11 letech, kdy si zahrál na prknech Ernst Deutsch Theater. Tehdy hrál dívku, která otevře okno a pronese jedinou větu: "Yes, and then?" Brzy se ovšem objevil v televizi, kde první zkušenosti sbíral v seriálu Alphateam z roku 1998 a další seriály pak následovaly. Přidal několik rolí v televizních filmech - Rodinné peklo (2001), Familie XXL (2002) či Das Duo (2002). Povětšinou zde hrál, jak sám prohlásil v rozhovoru s Johannesem Bonkem, "hezké, dobře vychované chlapce od vedle".

Do širšího podvědomí diváků se tak pořádně zapsal až filmem Letní bouře z roku 2004. Kostja tehdy docházel na školu herectví, ale nakonec volání každodenní práce bylo silnější a mezi těmi hlasy, které ho lákaly přímo do filmu, byl i ten režiséra Marca Kreuzpaintnera. Kostja zvážil své šance a nakonec se rozhodl pro získávání zkušeností přímo v praxi - hereckou školu, které obecně považuje za dobrou věc, opustil už po 6 měsících, v 18 letech. A jeho instinkty ho nezklamaly: citlivě vyprávěný příběh o homosexuálovi (Tobim), jež si na veslařském soustředění s družstvem uvědomí své skutečné city ke kamarádovi (Achimovi - hrál Kostja Ullmann), si získal pozornost a diváky i v zahraničí.

O herce se začala zajímat německá média a větší role na sebe také nenechaly dlouho čekat. V roce 2005 se objevil ve snímku Tajná láska: Student a doručovatelka po boku o 15 let starší herečky Marie Baeumer. Za ztvárnění Joea Reinhardta získal cenu Guenther Strack Television Award. Později toho roku, v září 2005, se objevil v mnohem komplikovanějším filmu a roli, a to ve snímku Verfolgt (anglické ekvivalenty Hounded nebo Punish Me). Tento film, který si to zamířil už i do kin, režírovala Angelina Maccarone. Kostja zde hraje mladého delikventa, který si vybuduje sado-masochistický vztah se svou probační úřednicí. Toto jeho fyzické i psychické obnažení mu na Filmovém festivalu v Locarno v roce 2006 "vydělalo" cenu Zlatého Leoparda a též možnost zahrát si v zahraničním filmu - po boku Bruna Ganze účinkoval ve filmu z 1. světové války Sinfonie der Freude odehrávajícím se v Japonsku.

Následkem úspěchu filmu Verfolgt byl kromě zmiňované zahraniční produkce obsazen i v německých filmech jako Der geheimnisvolle Schatz von Troja (2006) nebo opět historickém Prolomit zeď / Berlínský zázrak (2007) zachycující poslední dny režimu NDR z pohledu jedné východoněmecké rodiny. Nečekaný úspěch pak v kinech slavil snímek Stellungswechsel (Special Escort) z roku 2007, kde Kostja hrál postavu Lasseho.

V roce 2008 se vrhl i na komediální žánr, když hrál jednu z hlavních rolí v komedii Waiting for Angelina. Následovala postava krejčíka v pohádce inspirované příběhem bratří Grimmů O statečném krejčíkovi (2008). O rok později si zahrál opět v komedii - The Wild Chicks and Life, která by trochu mohla vypovídat i o skutečném snu Kostji Ullmanna - být učitelem v mateřské školce. To si také splnil. Ve volném čase se věnuje kulturistice, řečnickému umění a thai-boxu. Ale především své dlouholeté přítelkyni Janine Reinhardt.