Guillaume Canet voit le jour le 10 avril 1973 à Boulogne-Billancourt, près de Paris, de parents Pieds-Noirs d'Algérie. Comme ses parents sont éleveurs de chevaux (ils possèdent un haras) dans la région de Rambouillet, il veut être cavalier de saut d'obstacles, mais interrompt cette carrière professionnelle à cause d'une chute à l'âge de dix-huit ans. Lors d'un concours, alors qu'il arrivait sur un obstacle et ayant prévu un certain nombre de foulées, le cheval est parti une foulée trop tôt, il est donc arrivé à l'entrée de l'obstacle (oxer). Les deux sont tombés, malheureusement, le cheval s'est relevé sur lui.
Passionné par la comédie et l'art dramatique, Guillaume Canet s'inscrit au Cours Florent puis se fait remarquer au théâtre. Il joue ainsi dans la pièce La Ville dont le prince est un enfant d'Henry de Montherlant aux côtés de
Christophe Malavoy.
Après quelques publicités pour la télévision et des téléfilms ainsi que des séries télévisées, il fait sa première apparition au cinéma, en 1995, dans le court-métrage Le Fils unique de Philippe Landoulsi, puis, deux ans après, se lance avec l'acteur
Jean Rochefort dans le thriller Barracuda de
Philippe Haim, ce qui lui vaut un Prix d'interprétation du Festival de Saint-Jean-De-Luz en 1999. Il est à nouveau nommé pour le césar du meilleur espoir masculin pour En Plein Coeur (1998) de
Pierre Jolivet. La même année, Guillaume Canet entame la comédie Je règle mon pas sur le pas de mon père de Rémi Waterhouse, dans laquelle il joue le rôle du fils de
Jean Yanne, avant de partir à l'étranger avec
Virginie Ledoyen donnant la réplique à
Leonardo DiCaprio pour joindre
Danny Boyle sur
La Plage.
Le réalisateur Andrzej Zulawski choisit Guillaume pour être le reporter écorché vif dans La Fidélité (2000) avec
Sophie Marceau. Puis il joue dans The Day the Ponies Come Back de
Jerry Schatzberg, et l'année suivante dans Les Morsures de l'aube d'
Antoine de Caunes, le thriller fantastique Vidocq de
Pitof et le drame historique Le Frère du Guerrier de
Pierre Jolivet.