Daniel Michael Day-Lewis es hijo del poeta Cecil Day-Lewis y de la actriz Jill Balcon, quien a su vez era hija del afamado productor cinematográfico Michael Balcon, uno de los creadores de los Estudios Ealing, especialistas en humor británico con películas como "Whisky a Go-Go", "Ocho sentencias de muerte" u "Oro en barras".

Daniel tiene una hermana mayor, llamada Lydia Tamasin Day-Lewis, que se dedica a la elaboración de documentales.

Inició su formación académica en la "Sevenoaks School" de Kent y más tarde en Bedales de Petersfield, antes de estudiar interpretación en la Bristol Old Vic School de Londres, en donde inició su trayectoria interpretativa teatral.

En el cine aparecería sin acreditar en "Domingo maldito Domingo" (1971), un film dirigido por John Schlesinger. Se mantendría alejado de la pantalla grande hasta los años 80, cuando intervino en el biopic de Richard Attenborough "Gandhi" (1982). Sus actividades interpretativas se centraban por esa época en el mundo del teatro.

"Motín a bordo" (1984) de Roger Donaldson, "Mi hermosa lavandería" (1985) de Stephen Frears, "Una habitación con vistas" (1986) de James Ivory, "La insoportable levedad del ser" (1988) de Philip Kaufman o "Un señorito de Nueva York" (1988) de Pat O`Connor, fueron sus películas más importantes durante los años 80, que culminaron con "Mi pie izquierdo" (1989), un título de Jim Sheridan que le valió la consecución de un Premio Oscar y la fama a nivel mundial.

Ese mismo año comenzó una relación con la actriz francesa Isabelle Adjani. Tras tener un hijo en común, la unión sentimental finalizaría en 1994. También se le relacionó con la actriz Julia Roberts y con la preparadora física Deya Pichardo.

En 1996, Daniel se casó con la hija del dramaturgo Arthur Miller, Rebecca Miller, con la que ha tenido otro hijo.

En 1993 llegó su segunda colaboración con Sheridan en el drama "En el nombre del padre", y con ella una nueva nominación al Oscar. Aunque esta vez no ganó la estatuilla, Day-Lewis fue elogiado por su recreación de un hombre encarcelado injustamente durante 15 años por un crimen que no cometió.

Tras un ritmo de producción bastante regular en la década de los 80, Daniel Day-Lewis apareció en contadas ocasiones en la pantalla durante los años 90 trabajando para Michael Mann en "El último mohicano" (1992), película que co-protagonizó con Madeleine Stowe, o con Martin Scorsese en "La edad de la inocencia" (1993), en donde compartió cartel con Michelle Pfeiffer y Winona Ryder.

Con esta última, volvió a intervenir en "El Crisol" (1996) de Nicholas Hytner, una película, basada en una obra de su suegro Arthur Miller.

Regresó en el 2002 con "Gangs of New York", film dirigido por Scorsese que le valió una nueva nominación para un Oscar que iría a parar a manos de Adrien Brody, el protagonista de la película de Roman Polanski "El pianista". Más tarde aparecería en las películas "La Balada de Jack y Rose" (2005) y "Pozos de ambición" (2007), basada en la novela "Oil!" de Upton Sinclair y dirigida por Paul Thomas Anderson, por la que ha ganado su segundo Oscar al Mejor Actor y el Globo de Oro al Mejor Actor en la categoría de Drama...