Daniel Auteuil naît à Alger au hasard d'une tournée de ses parents, Henri (1926-2006) et Yvonne Auteuil (née Castellan) chanteurs lyriques d'opéras et d'opérettes, qui se produisent dans cette ville, et où ils résident jusqu'à ses six mois. Sa branche paternelle est originaire d'Afrique du Nord, « Auteuil » étant le nom qui a été attribué par l'Assistance publique à l'arrière-grand-père de Daniel. Il grandit à Avignon d'où sont originaires ses parents. La fréquentation des théâtres où se produisent ses parents, les tournées notamment avec l'Opéra de Paris, le prédisposent à embrasser une carrière artistique. À quatre ans il est déjà sur scène dans le rôle du fils de Madame Butterfly. Vers l'âge de 7 ans, il vit à Nancy, ville dont il garde beaucoup de souvenirs. Il fait trois classes de quatrième en collège professionnel, et en est renvoyé.
À seize ans André Benedetto, qui anime une compagnie à Avignon, le fait débuter dans un premier rôle sur scène, une pièce de Tchekhov (La Demande en mariage). Pour faire plaisir à ses parents, il commence des études de géomètre et, le samedi soir, pour se faire un peu d'argent de poche, il tient le vestiaire d'une boîte de nuit. En 1969, après avoir fréquenté entre autres le Lycée Philippe de Girard à Avignon, il monte à Paris avec son ami Roger Miremont. Il s'inscrit aux cours d'art dramatique du Cours Florent. Malgré plusieurs tentatives, il ne sera jamais admis au concours d'entrée du Conservatoire national supérieur d'art dramatique.
En 1970, il fait ses débuts au théâtre national populaire (dans Early Morning) puis joue en 1972 et 1973 dans la comédie musicale américaine Godspell aux côtés, notamment, d'Armande Altaï, Dave et Michel Elias. Partenaire au théâtre d'Edwige Feuillère (La folle de Chaillot) et de Maria Pacôme (Apprends-moi, Céline), il connaît un triomphe sur les planches au côté de François Périer grâce au Coup de chapeau qui lui vaut le prix Gérard-Philipe 1979, décerné au meilleur jeune acteur de l’année. Il monte et interprète ensuite, pour la scène, Le Garçon d'appartement, que Gérard Lauzier adapte au cinéma en 1982 sous le titre T’empêches tout le monde de dormir.
En 1974 il fait ses débuts à la télévision sous la direction de Marcel Jullian dans la série Les Fargeots avant d'enchaîner aux côtés de Rellys, Jackie Sardou et Fernand Sardou, Adieu Amélie de Jean-Paul Carrère. En 1977, il interprète le rôle de l'inspecteur Camaret dans une série de six épisodes, Rendez-vous en noir, d'après le roman de William Irish.
En 1975, Gérard Pirès, qui l’a fait tourner quelques années auparavant dans une publicité pour Mennen, se souvient de lui et lui offre son premier rôle au cinéma dans L'Agression aux côtés de Catherine Deneuve et Jean-Louis Trintignant.
Mais c’est avec son interprétation d'un lycéen flemmard, dragueur et peu studieux dans Les Sous-doués en 1980 qu’il accède à la notoriété et acquiert un statut de grand acteur comique. Le film connaît une suite : Les Sous-doués en vacances.
En 1981, il a une fille, Aurore, avec l'actrice Anne Jousset. Il est depuis grand-père. En 1984, il rencontre Emmanuelle Béart sur le tournage de L'Amour en douce, dont il chante d'ailleurs la chanson du générique, Que la vie me pardonne ! ; le disque sort en 1985. Daniel Auteuil partage la vie d'Emmanuelle Béart onze ans durant. Ils ont une fille, Nelly, née le 18 avril 1992.
{{25e}} cérémonie des César]] en 2000. En 1986, il connaît la consécration, aux côtés d’Yves Montand, Gérard Depardieu et Emmanuelle Béart, grâce à son interprétation d’Ugolin dans le diptyque Jean de Florette et Manon des sources mis en scène par Claude Berri et adapté de l'œuvre de Marcel Pagnol. Sa prestation, qui révèle son talent d'interprète dramatique, lui permet d'être sacré Meilleur acteur à la {{12e}} Cérémonie des Césars. Dans les années 1990, Daniel Auteuil enchaîne les rôles d'un registre plus grave grâce à des réalisateurs comme Claude Sautet (Un cœur en hiver), André Téchiné (Ma saison préférée), Régis Wargnier (Une femme française), Christian Vincent (La Séparation) ou encore Jaco Van Dormael (Le Huitième Jour). Pour ce dernier film, il remporte, ex æquo avec Pascal Duquenne, le Prix d'interprétation masculine au {{49e}} Festival de Cannes.
En 2000, il remporte un nouveau César pour le rôle de Gabor, un lanceur de couteaux amoureux d'une fille mystérieuse et malheureuse jouée par Vanessa Paradis dans La Fille sur le pont de Patrice Leconte.
Jusqu’au début des années 2000, il partage la vie de la comédienne Marianne Denicourt avant de rencontrer en 2003 l’artiste corse Aude Ambroggi, originaire de Bonifacio, où il vit encore aujourd'hui une partie de l'année. Il l'épouse à 56 ans, le samedi {{Date}} à Porto-Vecchio en Corse-du-Sud avec pour témoins le chanteur Dave et leurs amis Maxime Le Forestier, Christian Clavier et Élie Semoun. Le {{Date}} un fils Zachary nait de leur union.
Dans les années 2000, sa carrière est autant marquée par des rôles sombres : L'Adversaire de Nicole Garcia, 36 quai des Orfèvres d'Olivier Marchal, Caché de Michael Haneke, que par un retour remarqué à la comédie : Le Placard de Francis Veber, Après vous de Pierre Salvadori ou encore La Personne aux deux personnes de Nicolas et Bruno.
Daniel Auteuil est reconnu comme l'un des meilleurs acteurs du cinéma français.
En 2009, Daniel Auteuil est le parrain du Téléthon. En 2010, il passe derrière la caméra pour son premier long-métrage, La Fille du puisatier avec Sabine Azéma, Kad Merad, Jean-Pierre Darroussin et Nicolas Duvauchelle.
Une salle de théâtre est baptisée à son nom aux Cours Florent.
En mai 2013, il est membre du jury du {{66e}} Festival de Cannes, présidé par Steven Spielberg.
Après avoir réalisé La Fille du puisatier, il adapte une autre œuvre de Marcel Pagnol, la Trilogie marseillaise. La dilogie Marius / Fanny est sortie en juillet 2013, avant César, annoncé pour 2014.