Diesel se narodil v Alameda County v Kalifornii, spolu se svým dvojčetem Paulem, astrologožce Deloře (rozené Sherleen) a jejímu manželovi Vincentu Sinclairovi. Dvojče Paul byl jeho jediným sourozencem. Diesel tvrdí, že je "etnicky nejednoznačný", protože jeho rodina je americko-anglicko-německo-skotská. Se svým biologickým otcem se nikdy nesetkal jen od matky se dozvěděl, že "v sobě spojuje mnoho různých kul

Byl vychován v New Yorku svojí bělošskou matkou a afroamerickým nevlastním otcem Irvingem H. Vincentem, což byl divadelní manažer.

Na divadelním pódiu se poprvé objevil již v sedmi letech v dětské hře Dinosaur Door, napsané Barbarou Garson. Vin neboli Mark ale byl v dětství poněkud "rebel", díky tomu ale tuto roli získal. Bylo to proto, že spolu s jeho bratrem a dalšími přáteli se do divadla vloupali za účelem vandalismu, byli ale chyceni při činu. Manažer divadla zavolal polici a současně mladému Markovi nabídl roli. S tímto divadlem je Vin spojený doteď a je možné jej vidět v některých hrách. Přesto měl občas problémy najít vhodnou roli, kvůli jeho smíšené rase.

Se svojí přítelkyní Palomou Jiminez mají tři děti; dceru Haniu Riley (narozena v dubnu 2008), syna Vincenta Sinclaira (narozen 2010) a dceru Pauline (narozena v březnu 2015). Sám o svém soukromí moc neprozrazuje.

Filmové začátky

První filmovou roli dostal Diesel ve filmu Awakenings (1990), jednalo se ale jen o krátkou scénu. Později sám napsal, režíroval a produkoval i krátkometrážní snímek Multi-Facial (1994). Jedná se o krátký film o amatérském herci smíšené rasy, který za jeden den navštíví mnoho konkurzů do filmů a všude ho odmítají právě kvůli jeho rase. Jeho první celovečerní film je z roku 1997 a nese název Zbloudilci. Tento film napsal, režíroval i produkoval on sám.

V roce 1998 jej do svého filmu Zachraňte vojína Ryana obsadil Steven Spielberg. V roce 1999 daboval postavu v animován filmu The Iron Giant.

2000 – 2009

V roce 2000 získal Diesel roli ve filmu Černočerná tma. Ten samý rok si také zahrál ve filmu Riziko. Ale až následující rok (2001) přišla jeho životní role; role ve filmu Rychle a zběsile. Tady měl hrát šéfa gangu Dominica Toretto. Rok nato přišla i další životní role; tentokrát v akčním thrilleru xXx. V roce 2006 pak přišlo další pokračování Rychle a zběsile s názve Rychlí a zběsilí, na kterém se taktéž podílel.

2010 – současnost

Roli Dominica Toretta si zopakovala v pátém, šestém a sedmém pokračování, s názvem Rychle a zběsile 5 (2011), Rychle a zběsile 6 (2013) a Rychle a zběsile 7 (2015). Znovu si také zopakoval roli Riddicka ve třetím filmu ze série s názvem Riddick (2013). V srpnu 2013 Diesel dostal hvězdu na hollywoodském chodníku slávy. Svůj hlas propůjčil postavě Grootovi do filmu Strážci Galaxie (2014) a zahrál si ve filmu Poslední lovec čarodějnic (2015). Ve válečném dramatu Billy Lynn's Long Halftime Walk si zahrál vedlejší roli. V roce 2017 si zopakoval roli Xandera Cage ve filmu xXx: Návrat Xandera Cage. Svůj hlas propůjčil do pokračování filmu Strážci Galaxie s názvem Strážci Galaxie Vol. 2.