Nato a Minneapolis il 5 maggio del 1979 Vincent Kartheiser inizia a recitare molto giovane al Children’s Theatre Company di Minneapolis. Il suo debutto sul piccolo schermo risale al 1993 con un ruolo minore nel famoso film Qualcuno da amare con Marisa Tomei e Christian Slater. Da quel momento la sua carriera spicca il volo. Inizialmente prende parte a molte produzioni per famiglie come il famoso film d’avventura Alaska con uno dei mostri sacri di Hollywood come Charlton Heston. Passa il tempo e per Vincent arriva anche il primo ruolo da protagonista in Masterminds – La guerra dei geni, dove recitava accanto a Patrick Stewart.
Nel film Un altro giorno in paradiso, con James Woods e Melanie Griffith, interpreta per la prima volta un ruolo più adulto, quello di un giovane tossicodipendente, guadagnandosi critiche positive e una certa notorietà negli ambienti cinematografici: in seguito, altri film importanti possiamo citare certamente College femminile e Delitto + castigo a Suburbia, presentato al Sundance Film Festival nel 2000.
Nel 2002 Kartheiser entra a far parte del cast della serie televisiva Angel, dove interpreta Connor, il figlio di due vampiri. La definitiva affermazione arriva nel 2007, quando viene scritturato per il ruolo di Pete Campbell nella serie televisiva Mad Men: per tale interpretazione, assieme al resto del cast ha vinto per due anni consecutivi, 2009 e 2010, lo Screen Actors Guild Award per il miglior cast in una serie drammatica. Nel 2010 ha recitato nell’adattamento televisivo per la BBC del romanzo Money di Martin Amis, andato in onda in due puntate. Nel 2011 è nel cast di In Time, film di fantascienza di Andrew Niccol, con Justin Timberlake e Amanda Seyfried.
