余皑磊出生于1977年11月29日，籍贯为河北省唐山市，其成长阶段主要是在安徽省马鞍山市度过的。在少年时期，余皑磊并未设想过将来从事表演行业，他所接受的专业教育原本与计算机领域相关。一次偶然的机会改变了他的人生轨迹：他母亲的一位朋友恰好在当地话剧团担任导演，邀请余皑磊前去临时客串一个角色。正是这次短暂的演出经历，让话剧团导演注意到了他的潜质，并积极鼓励他前往北京系统地学习表演艺术。听从建议后，余皑磊进入北京电影学院，参加了表演进修班的课程。在校期间，他展现出异常刻苦的学习态度，每当休息日同学们外出放松时，他常常独自前往本科班级旁听课程，以此加深自己对表演的理解与掌握。尽管不少老师对他的专业能力和学习态度赞誉有加，但同时也不免为他担忧：在普遍看重外貌条件的行业环境中，他相对平凡的外形可能会成为职业发展的阻碍，甚至有可能在未来的竞争中对他的心理造成冲击。因此，有老师曾善意地提议，问他是否考虑从表演系转向导演系发展。面对这样的关切与建议，余皑磊并没有动摇初心，而是选择坚持自己的表演梦想。在职业生涯的早期阶段，余皑磊
一九九七年，余皑磊迎来了个人演艺生涯的开端，他在由林大庆执导的电视剧《城市边缘人》中饰演了顾军球一角，由此正式进入观众视野。第二年，他的演艺事业继续稳步推进，先后出演了两部风格迥异的作品：在刘斌执导的家庭题材剧集《母亲》里，他塑造了任永刚这一角色；随后又在张子恩执导的传奇剧《绍兴师爷》中，生动演绎了名为金癫子的角色。一九九九年对余皑磊而言是一个重要的转折点，他首次担纲男主角，出演了爱情题材电影《夏日暖洋洋》，这部作品标志着他正式在演艺界崭露头角；在片中，他深入刻画了一位出租车司机德子的形象，为了精准把握角色状态，他特意前往出租车公司进行实地学习和细致观察。进入二零零零年，他在犯罪剧《重案六组》中饰演了一个戏份不多的龙套角色秦一鸣。在此之后的数年间，余皑磊的演艺事业一度陷入低谷，几乎处于无戏可拍的困境；为了维持生计，他转而承接了许多影视剧幕后的相关工作。转机出现在二零零五年，他主演了剧情电影《武松打我》，在片中成功诠释了导演门德松这一人物，并凭借此角色荣获布鲁塞尔国际独立电影节最佳男演员奖，获得了专业领域的肯定；同年，他还在另一部剧情片《北京你好》中饰演了边红旗。二零零六年，余皑磊在陈可辛执导的动作大片《投名状》中担任群演，尽管角色微小，但他以极其敬业和投入的表演态度赢得了导演的注意；原本他的戏份在第20场就该结束，但由于其表演深得陈可辛赏识，导演特意让他连续拍摄了超过六十场戏。二零零七年，余皑磊再次以主角身份出演了剧情片《远方》；同年十二月，他参演了由朱锐斌执导的传奇谍战剧《长江一号》，在剧中他挑战饰演了性格层次丰富、身份错综复杂的多面间谍伍先明，其精湛的演绎使得角色深入人心，甚至在整部剧集拍摄结束后，余皑磊仍长时间沉浸于角色情绪之中，难以立刻抽离。
二零零八年二月，由余皑磊参与演出的家庭伦理剧《张礼红的现代生活》于多家电视台相继播出，他在剧中塑造了性格分裂却又异常聪慧的精神病患者刘流一角，其复杂的人物内心世界给观众留下了深刻印象。二零零九年一月，余皑磊出演的改革开放题材电视剧《深圳湾》正式播出，他所饰演的赵可家在历经种种磨难后最终成长为一名青年实业家，这也是他演艺生涯中首次尝试此类角色类型；同年十一月，余皑磊与孙逊、果静林、李易祥等演员共同参演了战争题材剧集《梦想光荣1942》，在剧中他扮演了一名颇具草莽气息的土匪角色；此外，在同一年度内，余皑磊还出演了由奚美娟领衔主演的家庭情感剧《爱有多远》，该剧改编自著名作家池莉的原著小说《所以》，他在剧中饰演的叶祖辉作为叶家老大，自幼性格顽皮却又不失责任感与担当。二零一零年二月，余皑磊参演的抗战剧《为了新中国前进》与观众见面，他诠释的赵连长以其风趣幽默而又执着坚定的性格特质深深打动了观众；八月十三日，他出演的改编自同名小说的喜剧作品《我叫刘跃进》于山东卫视迎来首播，在剧中他生动演绎了小偷杨志这一角色。二零一一年四月，余皑磊在甄子丹主演的古装动作电影《关云长》中饰演了五关六将之一的卞喜；八月，他参演的谍战剧《暗红1936》播出，在剧中他塑造了那位兼具“柔情与心机”的特务科长胡汉良；随后，他出演的家庭情感剧《成家立业》在北京卫视播出，剧中他扮演了混迹江湖的小人物二蛋子，其细腻的表演获得了导演安战军的公开称赞；同年，他在警匪题材影片《生死大营救》中饰演了心思缜密的高智商犯罪分子武阳，这一角色的成功塑造引发了观众广泛的积极反响。二零一二年七月，余皑磊参演了由陈凯歌执导的爱情电影《搜索》，影片上映后，他在片中饰演的那个四处奔逃又屡屡挨打的小偷角色，凭借其艰辛而投入的表演赢得了众多业内人士与观众的深刻印象，陈凯歌导演亦曾低调表示与之合作有相见恨晚之感；同年，他在胡军、李雪健主演的战争剧《孤军英雄》中饰演了一位从军多年的老兵葛存金，再次凭借扎实的演技收获了观众的广泛赞誉。二零一三年五月，余皑磊在悬疑剧《天亮请睁眼》中再度挑战反派角色，饰演了表面正派无私、背地里却暗箱操纵贩毒网络的刘天昊。二零一四年三月二十一日，他与廖凡、桂纶镁共同出演的犯罪爱情电影《白日焰火》上映，他在片中饰演了为追求真相不惜一切代价的刑警小王，该片荣获了柏林国际电影节最佳影片金熊奖，而余皑磊也凭借这一角色获得了第十二届中国长春电影节最佳男配角提名；八月，他出演的情感剧《约会专家》播出，在剧中饰演的万青不仅让他体验了一次刻骨铭心的“生死恋”，更通过这个角色让他找到了自己喜爱的运动——攀岩；九月，在赵薇、黄渤主演的打拐题材电影《亲爱的》中，他饰演了执着寻找被拐儿童的民警刘向东，其朴实自然的演绎被影评人誉为最贴近真实民警形象的表演。二零一五年一月，古装传奇历史剧《武媚娘传奇》在湖南卫视播出，余皑磊在剧中饰演出身卑微却善于审时度势的官员李义府，他几乎仅通过眼神的细微变化便完成了角色复杂的心理转变，成功塑造了一个“虽不改小人见风使舵的本性，但也不乏诙谐可爱之处”的立体人物形象；九月三十日，他出演的改编自真实事件的犯罪片《解救吾先生》上映，在片中他饰演了绑匪阿仓；十月，余皑磊出演的剧情片《喊·山》作为闭幕影片亮相第二十届釜山国际电影节，他在片中饰演反派角色“腊宏”，不仅将这类人物的“狠戾”展现得淋漓尽致，同时也诠释了角色身上那种难以言说却又表达错位的复杂情感。二零一六年，由余皑磊搭档李雪健、宋佳等主演的民国权谋剧《少帅》在北京卫视和东方卫视同步播出，他在剧中饰演了民国枭雄杨宇霆；二月，余皑磊获邀助阵东方卫视明星喜剧竞赛真人秀节目《欢乐喜剧人》，并与秦昊携手合作上演了舞台版的《老炮儿》，首次登上喜剧舞台的他被赞综艺感十足；六月，他在海清主演的都市剧《女不强大天不容》中饰演了因江心岛受灾而流离失所的灾民顾永刚，这一角色颇具社会现实底色，生动刻画了小人物的生存状态。二零一七年二月，余皑磊参演的武侠剧《射雕英雄传》在东方卫视黄金时段播出，他在剧中饰演了反派人物段天德；八月，余皑磊与郭富城、王千源合作主演的犯罪动作电影《破·局》正式公映，他在片中饰演了重要角色刘浩。
二零一九年六月，演员余皑磊与歌手杨坤携手合作，共同主演了一部充满紧张刺激场面的动作电影《冠军的心》，该片于当月正式登陆全国院线；同年九月，他又与演技派前辈王志文、实力女星余男等一众优秀演员联袂出演了电影《最长一枪》，影片如期上映并吸引了众多观众的目光。进入二零二零年八月，余皑磊参演的另一部电影作品《八佰》也与观众见面；紧接着在十月，他参与了一档由中央广播电视总台综合频道携手央视创造传媒以及中国国家话剧院合力打造的大型文化类节目《故事里的中国第二季》，该节目在央视平台顺利播出；此后不久，由他领衔主演的一部轻松诙谐的爱情喜剧《亿万懦夫》于腾讯视频独家上线播出；到了十二月，余皑磊主演的剧情电影《云水》正式公映，他在片中潜心塑造了高僧参尘这一角色，这部电影不仅获得了第四十七届鹿特丹国际电影节光明未来单元的提名，同时也入围了第二十一届上海国际电影节亚洲新人奖的提名名单；随后，他主演的抗日背景谍战剧《风声》也登上荧屏，在剧中他生动演绎了角色王田香。二零二一年四月三十日，余皑磊参演的谍战题材电影《悬崖之上》上映；五月，他参与出演的反盗猎主题短剧《猎狼者》在芒果TV平台播出；同年十月，他参演的系列战争电影《我和我的父辈》之《乘风》登陆院线；十一月，他与陈坤、张天爱等演员共同主演的现代军旅题材电视剧《和平之舟》在中央电视台综合频道黄金时段播出；同样在十一月，他主演的悬疑电影《扬名立万》也如期上映；值得关注的是，在同一年度，余皑磊还开始涉足编剧与导演领域，由他亲自编剧并执导的电影项目《微笑的大狐狸》于十二月正式通过立项。二零二二年二月，余皑磊主演的一部古装题材电视剧《广州十三行》正式宣布完成全部拍摄工作。二零二三年一月二十二日，余皑磊出演的悬疑电影《满江红》上映，他在剧中饰演了刘喜这一人物；四月七日，他主演的动作电影《龙马精神》公映；四月十四日，他受邀参加了综艺节目《斯文江南第二季》的嘉兴站录制，并在节目环节中演绎朗读了学者王国维的作品；五月，他参与演唱的中国电影华表奖主题推广曲《光辉》的音乐短片正式对外发布；六月十六日，他参演的剧情电影《街娃儿》上映，该片曾成功入选戛纳电影节一种关注单元，并荣获第十六届FIRST青年电影展评委会荣誉以及最佳艺术探索奖等多个奖项；同年十二月，他参演的动作电影《敦煌英雄》宣布调整原定上映计划，他在片中饰演的角色名为安定昌。二零二四年二月二十九日，余皑磊主演的缉毒题材微短剧《师傅》在腾讯视频播出，他在剧中饰演了一位面临“制敌”还是“护徒”艰难抉择的师傅王同舟；三月十五日，他参演的剧情电影《灿烂的她》上映；同一个月内，他主演的喜剧电影《没有一顿火锅解决不了的事》正式定档于五月一日上映；五月十六日，他参演的古装传奇剧《庆余年第二季》在腾讯视频平台播出；六月八日，他参演的犯罪题材电影《扫黑·决不放弃》上映；七月四日，他主演的轻喜剧《消失的大象》登陆院线；十月一日，他主演的战争剧《破密》在中央电视台电视剧频道播出，他在剧中饰演了角色黄季弼；十二月七日，他参演的悬疑电影《孤星计划》上映。根据已公布的计划，二零二五年四月十二日，余皑磊主演的悬疑电影《命中罪爱》将上映；七月十八日，他出演的喜剧电影《你行！你上！》将公映；八月二十三日，他参演的抗疫主题电影《白衣逆行者》将上映；九月二十五日，他参演的禁毒题材剧集《围猎》将在爱奇艺平台播出；九月三十日，他参演的谍战剧《沉默的荣耀》将于中央电视台电视剧频道进行首播。展望二零二六年，一月十日，他参演的电视剧《小城大事》将播出；二月七日，他将参加的《“活力视听 万象同屏”2026中国网络视听盛典》节目也会播出，并在节目中表演《小城大事》。
余皑磊的父母是贵州人。
余皑磊在日常生活中对烹饪抱有浓厚的兴趣，在他看来，做饭这件事如果暂且抛开专业厨师所讲究的刀工与雕花技艺，那么最核心的环节其实在于味觉的品鉴能力，以及如何通过巧妙的搭配，将不同食材的风味层次调动起来，从而更好地衬托并激发出主要食材本身的特色与魅力。步入三十岁之后，他开始热衷于尝试各类体育运动，无论是轮滑、滑板，还是滑雪、潜水、跳伞和攀岩，他都乐于参与，常常背起行囊四处行走，只要不在剧组拍戏，便会尽可能安排时间外出体验。他曾坦言，倘若自己没有成为演员，同时也不受年龄等现实条件的约束，他很可能会选择成为一名极限运动员——他设想过成为职业赛车手，也憧憬过以探险者的身份探索未知，甚至还曾梦想经营一家类似《深夜食堂》那样充满温情与故事的小餐馆。
二零一六年七月，演员余皑磊专程前往中华少年儿童慈善救助基金会旗下的弃婴医疗救助项目“天使之家”，实地探望并关怀在那里生活的孩子们。此次探访不仅是一次简单的慰问，更体现了他对孤残儿童健康与成长的持续关注。随后在二零一七年十二月，余皑磊进一步通过个人社交媒体平台发布了题为“给流浪的TA一个家”的公益倡导视频，借助自身影响力呼吁公众共同关注流浪动物的生存困境，积极传递领养替代购买的理念。这两次行动从关爱儿童延伸到关爱动物，充分展现了余皑磊在不同公益领域的热心参与与社会责任感，是其积极投身公益活动、善用公众人物身份推动社会善意传播的具体例证。
在广大观众的普遍印象里，演员余皑磊时常以各类反派角色亮相荧屏，其塑造的诸多形象都令人过目难忘。例如在《重案六组》中，他饰演了一位杀父弑母的大学生，将角色内心的扭曲与挣扎刻画得淋漓尽致；而在《武媚娘传奇》里，他又化身为奸猾狡诈的小人李义府，举手投足间尽显谄媚与算计；至于《半路夫妻》中令人胆寒的“大蜘蛛”，以及《与青春有关的日子》里那股痞气十足、江湖味浓厚的刘庄主，也都通过他的演绎显得鲜活而立体。此外，在《解救吾先生》中，他所扮演的绑匪阿仓更是将阴冷凶狠的气质渗透至每个眼神与动作之中。正是凭借对这些反派角色的深入揣摩与精准呈现，余皑磊成功赋予了每个角色应有的复杂气质，从而使得这些形象深入人心。 尽管常以反派示人，余皑磊在表演上却从未局限于角色的正邪属性，他始终致力于精准捕捉并展现人物最真实的内在状态，同时不断为角色注入新的可能性与层次感。在《武媚娘传奇》里，他对李义府这一“小人”形象的诠释可谓入木三分：面对武才人的循循善诱，其情绪从最初的抗拒，逐渐转为小心翼翼的试探，继而显露出内心的动摇，最终以淡定而机智的姿态表明立场——这一连串细腻的心理转变，几乎仅凭眼神的微妙变化便完整传达出来。在他的塑造下，观众所看到的李义府虽仍保持着“小人”那种见风使舵的本性，却也不乏几分诙谐与可爱之处，使得角色脱离脸谱化，更富人情味。 纵观其演艺生涯，余皑磊实际上演绎过许多不同类型的角色，戏路相当宽广。他既曾扮演正直勇敢、铁骨铮铮的军人，也诠释过狡猾神秘、心思缜密的小偷，每一个角色他都凭借自身的个人魅力与扎实功底，展现出截然不同的气质与感觉。在《白日焰火》中，他所饰演的刑警队长同样付出了百分百的努力，无论是办案时的果断坚毅，还是面对困境时的隐忍执着，都被他演绎得真实可信。其出色的表现不仅赢得了观众的认可，也获得了国内外媒体的广泛肯定，许多评论称赞他是一位富有灵性、善于感悟角色内核的优秀演员，能够透过表演赋予每个角色独特的生命力。