Ryan Thomas Gosling, né à London, en Ontario, a été élevé dans une famille mormone. Son père est d'origine franco-canadienne. Il se destine d'abord à une carrière de danseur avant d'être engagé en 1991, à l'âge de 11 ans, sur The Mickey Mouse Club ({{Langue}}) aux côtés de Britney Spears, Christina Aguilera et Justin Timberlake.
À la suite de ses débuts d'acteur en 1991, Ryan Gosling enchaîne quelques apparitions à la télévision dans des séries télévisées canadiennes et américaines, puis endosse le rôle de Hercule dans la série Hercule contre Arès (Young Hercules) de 1998 à 1999.
En 2001, il apparaît pour la première fois sur grand écran dans le film de Boaz Yakin, produit par Jerry Bruckheimer, Le Plus Beau des combats (Remember the Titans) où il interprète un jeune joueur de football américain dans la première équipe scolaire de Virginie accueillant des noirs, Les Titans. La même année, Ryan Gosling obtient le rôle d'un néo-nazi juif dans Danny Balint (The Believer) de Henry Bean, le film remporte le « Grand Prix du Jury » au festival du film de Sundance et le « St. George d'or » au festival international du film de Moscou.
De 2002 à 2004, il interprète surtout des rôles d'adolescents tourmentés : un meurtrier perfide et sûr de lui face à Sandra Bullock dans Calculs meurtriers (Murder by Numbers) de Barbet Schroeder puis un adolescent énigmatique et fascinant dans The United States of Leland de Matthew Ryan Hoge, aux côtés de Don Cheadle. Le film sera présenté au Festival du cinéma américain de Deauville et au Festival de Sundance en 2003. Il a également participé au film d'Andrew J. Smith, The Slaughter Rule en 2002, où David Morse l'entraîne dans son équipe de six-man football, un dérivé brutal du football américain.
En 2004, Ryan Gosling tourne ensuite sous la direction de Nick Cassavetes dans N'oublie jamais (The Notebook) avec Rachel McAdams, un drame romantique sur l'amour éternel à travers la maladie d'Alzheimer, qui leur vaudra de nombreux prix du public aux Teen Choice Awards, et le MTV Movie Award du meilleur baiser. La même année, le New York Times parle de lui comme l'un des nouveaux talents en vue du cinéma américain.
Ryan Gosling lors d'un concert des Dead Man's Bones à Montréal, en 2009.
Également compositeur, musicien et chanteur, il participe à la composition de la bande originale du film Wild Roomies d'Oliver Robins en 2004.
En 2005, il partage l'affiche de Stay avec Naomi Watts et Ewan McGregor pour le thriller fantastique de Marc Forster.
En 2006, il incarne un enseignant de banlieue au bord du gouffre, plongé dans le désespoir et la drogue, dans Half Nelson de Ryan Fleck. Ce rôle lui vaut une nomination à l'Oscar du meilleur acteur, finalement remporté par Forest Whitaker avec Le Dernier Roi d'Écosse. Half Nelson remporte néanmoins de nombreux prix et nominations : Prix Spécial du Jury au festival de Deauville, Grand Prix du Jury au festival de Sundance.
En 2007, il endosse le rôle d'un ambitieux substitut du procureur chargé de prouver la culpabilité de Ted Crawford (Anthony Hopkins) dans La Faille (Fracture). Le magazine Première le présente à l'époque comme {{Citation}}
En 2008, il tourne sous la direction de Craig Gillespie dans la comédie Une fiancée pas comme les autres où il interprète un jeune homme marginalisé entretenant une relation avec une poupée qu'il prend pour une femme rencontrée sur le net. Pour son interprétation déphasée, il est nommé aux Golden Globes en 2008 dans la catégorie meilleur acteur dans une comédie ou une comédie musicale. La même année, il est choisi pour faire partie du jury qui décerne les Oscars du cinéma 2008.
En 2009, il devient par ailleurs chanteur et guitariste du groupe les Dead Man's Bones, accompagné de Zach Shields également à la voix et à la guitare et de Morgan Slade, bassiste et compositeur. Le groupe sort son premier album la même année.
En 2010, il apparaît dans Love and Secrets avec Kirsten Dunst puis dans Blue Valentine où il interprète un père de famille marié à Michelle Williams dont le couple bat de l'aile. Leurs performances sont largement saluées par la critique et Ryan Gosling remporte le Chlotrudis Award du meilleur acteur. Il interprète aussi la chanson originale du film, Love. Également, dans Blue Valentine, il donne de la voix en chantant au Ukulélé la chanson, You Always Hurt the Ones You Love.
En 2011, il est à l'affiche de Crazy, Stupid, Love, une comédie avec Steve Carell, Julianne Moore, Emma Stone et Kevin Bacon, ainsi que de Drive de Nicolas Winding Refn qui reçoit le prix de la mise en scène lors du Festival de Cannes la même année. Il interprète également le rôle de Stephen Myers dans le film de George Clooney, Les Marches du pouvoir.
En 2013, Ryan Gosling est à l'affiche de trois films. Tout d'abord dans The Place Beyond the Pines de Derek Cianfrance, qui l'avait déjà dirigé dans Blue Valentine. Ryan Gosling est aussi aux côtés d'Emma Stone et Sean Penn dans le film Gangster Squad. Puis, il retrouve le réalisateur de Drive, Nicolas Winding Refn, dans Only God Forgives.
À la fin de de l'année 2013, Ryan Gosling déclare vouloir faire une pause dans sa carrière d'acteur{{,}}{{,}}. Il doit toutefois être à l'affiche de Weightless de Terrence Malick, film tourné précédemment dont la sortie est annoncée pour 2015. Il met à profit cette pause pour réaliser son premier long métrage, Lost River. {{refnec}}
De 2002 à 2003, Ryan Gosling est en couple avec l'actrice Sandra Bullock, après l'avoir rencontrée sur le tournage du film Calculs meurtriers.
De juin 2005 à juillet 2007, il a été en couple avec l'actrice Rachel McAdams, rencontrée lors du tournage du film N'oublie Jamais. Ils se remettent en couple durant quelques mois en 2008.
Depuis septembre 2011, il vit avec l'actrice Eva Mendes{{,}}. Le 12 septembre 2014, le couple a eu une fille, prénommée Esmeralda Amada Gosling.