温兆伦，1964年11月18日生于中国香港，祖籍上海闵行。温兆伦从小到大是唱歌发烧友，受几个舅父影响喜欢唱歌，在中学时代已开始参加歌唱比赛并取得过冠军、亚军。1982年，参加无线电视举办的“第一届新秀歌唱大赛”止步十五名，一个星期之后无线一个女编导打电话叫他去香港电台电视部试镜被取录，1982年底，还在读高中的温兆伦加入香港电台电视部主持儿音节目《香蕉船》。
1985年温兆伦签约娱乐唱片公司，1986年，推出第一张粤语专辑《风雪前尘》，并正式签约TVB。1987年，出演首部港剧《城市故事》。1998年搭档陈佩斯主演喜剧片《好汉三条半》。1989年凭借《义不容情》反角丁有康走红。1990年在时装剧《我本善良》中饰演亦正亦邪的第一男主角“齐浩男”，被视为港剧中的经典角色。1991年在时装剧《今生无悔》再次出演反角。1992年，搭档周星驰主演电影《鹿鼎记》饰演康熙。
1995年无线第28周年台庆评出“十大最受欢迎港剧”，温兆伦主演的《义不容情》《我本善良》以及《今生无悔》均上榜，《我本善良》更成为香港观众投票最受欢迎港剧的第一名。
1996至1998年主力向中国台湾发展，1998至2000年赴中国内地拍剧。2001年，温兆伦重返香港发展。2003年正式到中国内地发展。2018年主演都市轻喜剧《杨光那些事》。
温兆伦第一任妻子是马来西亚籍的香港小姐李美玲，婚后即传出他与陈梅馨有暧昧导致离婚收场;第二任妻子是前助手潘燕妮，两人因工作相识相爱，于2002年在澳大利亚注册结婚。
2013年4月，温兆伦在微博宣布迎娶女星赵庭。
2015年9月22日，温兆伦喜得千金。
2009年4月，温兆伦以中华骨髓库爱心大使身份及社会责任感形象大使到武汉捐骨髓，并呼吁全民投身慈善;11月，与汤镇业、任贤齐一同出席“相约卡连弗，春满大中华”慈善晚宴。
2010年1月，温兆伦在沧州市文化艺术中心举行明星慈善演出，为安然捐款2万余元。
2011年3月，出席在北京举行的“2011公益中国颁奖大典”活动，获颁“2010最佳公益慈善明星人物”公益大奖。
温兆伦时尚而又不过分隆重，有明星味;少有的好皮肤;他谈吐流畅自然，表达清楚，有幽默感，有思想，非常专业(南方网记者评)。
有了《我本善良》《义不容情》的成功，温兆伦“坏人”的形象也在中国内地家喻户晓(新浪娱乐评)。
在二十世纪八十年代末九十年代初，“温兆伦”是个令无数女生心驰神摇的名字。在他之前，港剧里的坏人要么不够俊朗，要么不够奸恶，再不然血肉又不够丰满，一个“丁有康”就把所有缺憾补了个圆圆满满，随后《我本善良》的“齐浩男“，却是另一个极端，故有云：齐浩男之后，港剧再无可恋之人(南方新闻网评)。