Né en Algérie française (à l'époque) le 24 janvier 1950 à Alger, Daniel Auteuil grandit par la suite à Avignon. Il apprivoise très tôt la scène en suivant ses parents, tous deux chanteurs lyriques. Dès l'âge de 4 ans, l'enfant apparaît dans l'opéra Madame Butterfly. A 16 ans, Daniel Auteuil joue le premier rôle de la pièce de théâtre La demande en mariage (Tchekhov).
Après avoir débuté des études de géomètre et tenu le vestiaire d'une boîte de nuit, Daniel Auteuil tente l'aventure parisienne à 19 ans, où il s'inscrit au fameux Cours Florent. Mais l'apprenti acteur échoue plusieurs fois au concours d'entrée du Conservatoire national supérieur d'art dramatique. Il arpente toutefois régulièrement les planches depuis le début des années 70 et se forge peu à peu une solide carrière au théâtre. Son triomphe dans la pièce Le Coup du chapeau lui permet d'ailleurs de gagner en 1979 le prix Gérard Philippe, attribué au meilleur jeune acteur de l'année.
C'est le réalisateur Gérard Pirès qui lui donne le premier sa chance au cinéma avec un rôle dans L'Agression (1974), où il côtoie Catherine Deneuve et Jean-Louis Trintignant. En 1979, Claude Zidi offre à Daniel Auteuil le rôle qui le révèle au grand public, dans Les Sous-doués. Sa carrière au cinéma est désormais lancée mais malgré sa notoriété grandissante, Daniel Auteuil est considéré comme un acteur de comédies. Il enchaîne ainsi des films tels que Les hommes préfèrent les grosses, de Jean-Marie Poiré, Les Sous-doués en vacances, de Claude Zidi, ou encore Pour 100 briques t'as plus rien..., d'Edouard Molinaro.

La carrière de Daniel Auteuil prend une nouvelle envergure en 1986, avec son rôle marquant d'Ugolin dans le diptyque Jean de Florette / Manon des sources, de Claude Berri. Dans cette adaptation de l'œuvre de Marcel Pagnol, l'acteur prouve d'une part sa capacité à interpréter des rôles dramatiques, et rencontre d'autre part Emmanuelle Béart qui partagera sa vie onze années durant. Daniel Auteuil remporte en 1987 grâce à ce rôle son premier César, dans la catégorie Meilleur acteur.
Dès lors, le comédien change de statut. De bon acteur de comédie, il devient grand acteur tout court. Daniel Auteuil a le choix et tourne ainsi sous la direction des plus grands, de Michel Deville à Régis Wargnier, en passant par Francis Girod, Claude Sautet, André Téchiné, Patrice Chéreau et Christian Vincent. Jusqu'à sa collaboration avec le réalisateur belge Jaco Van Dormael pour Le Huitième jour (1996). Le film émeut la France entière ainsi que le jury du Festival de Cannes qui décerne à Daniel Auteuil le Prix d'interprétation masculine, ex aequo avec son partenaire Pascal Dequenne.
Daniel Auteuil remporte un deuxième César en 2000 pour sa prestation dans La Fille sur le pont (1998), de Patrice Leconte, dans lequel il partage l'affiche avec Vanessa Paradis. Les années 2000 sont d'ailleurs très prolifiques, avec des rôles dans des films majeurs tels que L'Adversaire, de Nicole Garcia (2002), 36 quai des orfèvres, d'Olivier Marchal (2004), ou Caché, de Michael Haneke (2005). Daniel Auteuil alterne ces films graves avec des comédies légères comme La Doublure, de Francis Veber (2006), Mon meilleur ami, de Patrice Leconte (2006) ou encore La Personne aux deux personnes, de Nicolas & Bruno (2008).
En 2011, Daniel Auteuil se lance dans la réalisation en tournant son premier long-métrage, La Fille du puisatier, film dans lequel il joue aux côtés de Kad Merad, Jean-Pierre Darroussin et Sabine Azéma. L'année suivante, il est l'affiche de La mer à boire, réalisé par Jacques Maillot.