Darin naquit dans un milieu populaire du Bronx à New York. Son père mourut quelques mois avant sa naissance, pendant la Grande dépression.
Sa mère dut recourir à l'assistance sociale pour s'occuper de son fils. Ce n'est qu'une fois adulte qu'il apprit que sa soeur Nina, son aînée de 19 ans, était en fait sa mère. L'identité de son vrai père n'a jamais été révélée publiquement.
À huit ans, enfant fragile, vivant chichement il fut atteint de fièvre rhumatique. Cette maladie le laissa avec un coeur fragilisé et la conscience de l'imminence de sa propre fin. Pauvre et malade, il consacra le peu qu'il devait vivre à son goût pour la musique. Si bien qu'à l'adolescence il pouvait jouer de plusieurs instruments.
Étudiant brillant au secondaire (Bronx), Darin put étudier au supérieur grâce à l'obtention d'une bourse d'excellence. Mais désireux de commencer une carrière dans une grande salle de New York, il quitta le collège et joua dans des petites boîtes avec un groupe.
Afin de trouver un nom plus commercial aux oreilles américaines, il changea son nom et en 1956, son agent négocia un contrat avec Decca où Bill Haley avait explosé en termes de ventes. Mais le rock and roll n'en était qu'à ses balbutiements et le nombre de musiciens professionnels de ce genre était limité. Comme d'autres producteurs, Darin, inconnu, était au début prisonnier, contraint d'enregistrer des variétés sans saveur à la demande des maisons de disque.
Il quitta alors Decca en signant avec Atlantic Records, où il écrivit et arrangea pour lui-même et d'autres. En 1958, après des albums médiocres sa carrière jaillit avec la sortie de sa seule chanson rock : Splish Splash. Instantanément, elle devint un succès et influença nombre d'autres rockeurs à venir.
En 1959, il enregistra Dream Lover, une ballade qui engendra des revenus importants. Le succès financier lui permit d'exiger davantage de contrôle créatif et malgré les objections de l'entourage de laisser mûrir toute la diversité de son talent.
L'album suivant, Mack the Knife, qui incluait une interprétation jazz-pop légère de L'Opéra de quat'sous de Kurt Weill bondit en tête des ventes et reçut le Prix Grammy de 1960. Son innovation lui valut aussi le Prix Grammy du meilleur nouvel artiste.
Afin de ne pas perdre de temps, Darin s'intéressa aux BOF. Il écrivit le générique de nombreux films et y joua aussi. L'un de ces films, destiné à son public de prédilection, les jeunes adultes, était joué avec
Sandra Dee qu'il épousa en 1960 et dont il eut un fils.
Mais en quête de reconnaissance, il s'engagea dans des interprétations plus consistantes et obtint le Golden Globe Award en 1962 de l'« acteur le plus prometteur », pour son rôle dans Point de pression.
Au Festival de Cannes il obtint le prix du meilleur acteur.
Dans les années soixante, il se fit voir de nombreuses fois aux casinos de Las Vegas et s'engagea publiquement dans la campagne présidentielle en faveur de Robert Kennedy.
Au début des années 1970, il continua de jouer et d'enregistrer, notamment avec la Motown Records. En 1971, il subit sa première opération cardiaque destinée à corriger certains dysfonctionnements datant de son enfance. En 1972, il semblait suffisamment remis pour conduire son propre programme de variétés sur NBC. Celui-ci dura deux ans, puis les problèmes de santé le contraignirent à arrêter.
Le 20 décembre 1973, alors qu'il subissait une nouvelle opération cardiaque, Darin mourut. Conformément à sa volonté, son corps fut donné à la science pour la recherche médicale à l'UCLA.
En 1990, son compère de l'époque de gloire,
Paul Anka, l'introduisit au Panthéon du Rock. En 1999 il fut élu au Panthéon des auteurs.