Benjamin Biolay empezó a estudiar el violín en el Conservatorio de Lyon, donde descubrió la música clásica, el pop estadounidense y la música francesa tradicional y, por supuesto, al gran Gainsbourg, especialmente su maravilloso Histoire de Melody Nelson. Posteriormente estudió también la tuba, el trombón, la guitarra, la trompeta y el piano. Durante su adolescencia, formó parte de diversos grupos y en 1996 firmó con EMI, aunque sus primeros sencillos apenas si tuvieron repercusión. Sin embargo, las puertas del larga duración se le abrieron tras componer, junto a Keren Ann, el éxito Jardin D'hiver, para el álbum de retorno de Henri Salvador: Chambre Avec Vue (2000). Al año siguiente presentó su álbum debut, que tuvo tal impacto que fue considerado, por una parte, el sucesor de Serge Gainsbourg y, por otra, el nuevo 'enfant terrible'. Como actor debutó en 2004 y recientemente apareció en La dame dans l'auto avec des lunettes et un fusil (2015) y en Fantasmas del pasado (2016). En 2020 apareció en The Eddy, la miniserie de Netflix, creada por Jack Thorne y dirigida por Demin Chazelle.