Je synem herce a zpěváka Jean-Pierra Cassela. Navzdory otcově vůli se v sedmnácti letech rozhodl pro herectví. Navštěvoval cirkusovou školu a taneční kurzy. Po krátkém působení v divadelním souboru Renaud-Barrault odešel do New Yorku, kde pokračoval v hereckém vzdělávání.

Od poč. 90. let se uplatňuje soustavně ve filmu jako představitel temperamentních a násilnických typů, ale i postav vybraných aristokratických způsobů (Královna Alžběta, Johanka z Arku, Bratrstvo vlků - Hon na bestii). První výrazný úspěch (nominace na Césara 1995 v kategoriích nejlepší herec a nejnadějnější herecký objev) mu přinesla úloha židovského mladíka Vinze, jednoho z trojice etnicky odlišných kamarádů z pařížské periferie, v sociálním dramatu Nenávist (r. M. Kassovitz). O šest let později byl opět nominová na Césara v kategorii nejlepší herec a to za film Na rtech (Sur mes levres).

Do mezinárodního povědomí však vstoupil především titulní rolí zkušeného vůdce gangsterské bandy Yanna zvaného Dobermann v brutálním kriminálním snímku podle románové série Joëla Houssina Dobermann - válka gangů (r. J. Kounen). Na opačné straně zákona se pohybuje další jeho významný hrdina, policejní poručík Max Kerkérian v kriminálním dramatu Purpurové řeky (r. M. Kassovitz). Jeho manželkou je italská herečka Monica Bellucciová, po jejímž boku hrál několikrát před kamerou (Byt, Žák, Come mi vuoi, Dobermann - válka gangů).

V roce 2005 se objevil v roli kriminálníka La Rocheho ve filmu režiséra Mikaela Håfströma, Hra s nevěrou.„Je velmi inteligentní, velmi rafinovaný a svým způsobem i vtipný. Je to nebezpečný, ale zábavný chlap,“ říká o své postavě LaRochea Cassel.