27 Ekim 1983 tarihinde, Adana'da doğdu. Ortaöğrenimini Yenice Özel Çağ Lisesi'nde tamamladıktan sonra Boğaziçi Üniversitesi'nde okudu. Babasının geçirdiği ciddi bir kalp ameliyatından sonra ailesi ile birlikte 1997 yılında İstanbul Kanatlarımın Altında'a yerleşti. Aktörlük ve mankenlik yapmadan önce uzun süre basketbol ile uğraştı. Adana'da Fiskobirlik, Çukurova ve Tarsus Amerikan klüplerinde başladığı amatör basketbol kariyerini İstanbul Kanatlarımın Altında'a yerleştikten sonra profesyonel seviyeye taşıdı. Ülkerspor ile başlayan birinci lig macerası, Beşiktaş ve Fenerbahçe basketbol klüplerinde devam etti; fakat tekrar geri döndüğü Beşiktaş ile beraber antreman çalışmaları yaptığı sırada sakatlanarak basketbol hayatını noktalamak zorunda kaldı. Annesinin teşvikleriyle başladığı mankenlik kariyeri, iki yıl kadar sürdü. Mankenlik ajanslarıyla çalışan profesyonel bir manken olan Tatlıtuğ, 2002 yılında düzenlenen Best Model yarışmasını kazanarak Türkiye birincisi oldu ve Best Model of the World'e katılmaya hak kazandı. 2002 yılında katıldığı Best Model of the World yarışmasını kazanmasıyla beraber uluslararası arenada kendini gösterme fırsatı yakalayan Tatlıtuğ, Success Ajans'ın teklifini kabul ederek modellik yapmak üzere Paris'e yerleşti ve orada 1.5 yıl yaşadı. 2002 yılında, Kainat Güzeli Azra Akın ile tanıştı ve çiftin ilişkisi 2008 yılına kadar devam etti. 2005 yılında, Gümüş adlı dizide Songül Öden ile beraber başrolleri paylaştı. Gümüş, Türkiye ve Arap ülkelerinde çok popüler hale gelince bazı ülkelerde "genel ahlaka aykırı" olduğu gerekçesiyle yayınının durdurulması gündeme geldi fakat bu durum hiç gerçekleşmedi. 2007 yılında Gümüş'ün bitmesinin ardında Menekşe ile Halil dizisinde ve Amerikalılar Karadenizde 2 adlı filmde rol aldı. 2008 yılında, başrollerini Beren Saat ile beraber paylaştığı ve Halit Ziya Uşaklıgil'in aynı adlı eserinden uyarlanan Aşk-ı Memnu dizisine başladı. Bu dizide canlandırdığı Behlül Haznedar karakteri, Tatlıtuğ'a Altın Kelebek Ödülleri'nde "En iyi erkek oyuncu" ödülünü kazandırdı. 2009 yılında, kendisinden 13 yaş büyük olan Meltem Cumbul ile bir ilişki yaşayan Kıvanç Tatlıtuğ, bu ilişkiyi ağustos ayında noktaladı. Genç oyuncu, 2009 yılı itibarı ile Aşk-ı Memnu dizisinde oynamıştır.
