Fils de Bill Costner, un cadre chez Alcan1, Kevin Costner provient d'une famille aux ancêtres allemands, irlandais et cherokee (son grand-père paternel, natif de l'Oklahoma, était moitié Cherokee). Au début des années 1960, il vit une partie de sa jeunesse dans le quartier Sainte-Thérèse1, à Arvida au Québec, où il apprend le français. Il fréquente l'école anglophone Saint-Patrick1.
Après des études de marketing, il trouve un emploi dans la publicité. Mais une rencontre inattendue avec Richard Burton dans unaéroport le pousse à changer de métier. Sa carrière d'acteur connaît des débuts difficiles, mais sa patience sera peu à peu récompensée car il arrive à intégrer le casting de Silverado, son premier western (son genre de prédilection). Il connaît enfin le succès en incarnant Eliot Ness dans Les Incorruptibles de Brian De Palma, en 1987. Dès lors, il obtiendra des premiers rôles d'envergure, caractérisé par un jeu toujours très retenu, épuré et sans fioriture, souligné par une voix posée.
En 1990, il entreprend de se lancer dans la réalisation, en adaptant le roman de son ami Michael Blake, Danse avec les loups. Il retrace l'histoire d'un officier de la guerre de Sécession muté dans un fort abandonné proche d'un village sioux ; un peuple dont il découvrira les valeurs et les vertus. Cette épopée humaniste remporte un succès impressionnant, couronné par sept oscars (dont celui du meilleur film).
Dès lors, tout ce que fait Kevin Costner devient une réussite. Il est Robin des Bois dans Robin des Bois, prince des voleurs réalisé par son ami Kevin Reynolds. Il a également tourné sous la direction d'Oliver Stone dans JFK, où il interprète Jim Garrison, le procureur qui a tenu un rôle important dans l’enquête autour de l'assassinat de John Fitzgerald Kennedy. Il enchaine avec le rôle d'un garde du corps d'une star de la chanson face à Whitney Houston, qui joue presque son propre rôle, dans le thriller romantique Bodyguard, puis Clint Eastwood lui offre le premier rôle de Un monde parfait, drame bouleversant où il interprète un truand prenant un enfant en otage. En 1994, il incarne Wyatt Earp dans le western du même nom de Lawrence Kasdan.
Il retrouve Kevin Reynolds pour la douloureuse expérience de Waterworld qui est un échec commercial et critique, pourtant avec un des budgets les plus importants de l'époque, soit 175 millions $. Son retour à la réalisation en 1997 avec la fable futuriste Postman ne rencontre pas le même succès que son premier long-métrage, de même que les autres films auxquels il participe.
En 2002, il sort son troisième film comme réalisateur, Open Range, western dans la veine de Danse avec les loups, qui connut un succès modeste. Depuis sa carrière s'est quelque peu essoufflée. En 2010, il se lance dans une tournée avec son groupe de musique country.
Il renoue cependant le succès à la télévision avec la mini-série Hatfields & McCoys, qui a réalisé un record d'audience sur le territoire américain2.Dans les années 2010, sa carrière d'acteur se relance quelque peu : il est choisi pour incarner le père adoptif de Superman, Jonathan Kent, dans Man of Steel, de Zack Snyderprévu pour 2013.
Il a été marié de 1978 à 1994 avec Cindy Silva avec qui il a eu trois enfants : Annie, Lily et Joe. De sa brève relation avec Bridget Rooney est né Liam. Il est marié depuis 2004 avec l'Allemande Christine Baumgartner avec qui il a trois enfants : Cayden, Hayes et Grace Avery.