Vincent Phillip D'Onofrio lahir pada 30 Juni 1959 di Brooklyn, New York, dari pasangan Phyllis, seorang manajer restoran, dan Gene D'Onofrio, asisten produksi teater dan desainer interior. Ia memiliki keturunan Italia dan memiliki dua kakak perempuan.

Ia belajar di Actors Studio dan American Stanislavski Theatre, dikenal sebagai aktor yang serba bisa karena berbagai peran yang dimainkan dan kualitas kerja yang tinggi. Karier awalnya di panggung, dengan debut di Off-Broadway dalam This Property Is Condemned.

Selain berakting di panggung, Vincent juga pernah menjadi petugas keamanan dan pengantar barang saat awal karier. Pada 1984, ia tampil di Broadway dalam Open Admissions, dan terus aktif di dunia teater hingga akhirnya bermain di film.

Perubahan besar dalam karier filmnya terjadi saat ia memerankan tentara mental tidak stabil di Full Metal Jacket (1987), yang membuat namanya dikenal luas. Ia bahkan menambah berat badan hingga 70 pound demi peran tersebut.

Vincent membintangi film seperti Dying Young (1991), Men in Black (1997), dan berbagai judul lain termasuk Mystic Pizza (1988), JFK (1991), dan The Cell (2000). Ia juga terlibat dalam produksi film, seperti Steal This Movie (2000).

Karier televisinya melambung saat memerankan Detektif Robert Goren di Law & Order: Criminal Intent selama 10 tahun, mulai 2001. Karakter Goren terinspirasi dari Sherlock Holmes, namun lebih fokus pada psikologi.

Selain di layar, Vincent juga pernah mengajar di Lee Strasberg Theater & Film Institute. Ia juga berperan di serial Marvel's Daredevil (2015) sebagai Wilson Fisk, musuh Daredevil. Ia tinggal di Manhattan bersama istri dan anak-anaknya.