Day-Lewis igen gondosan válogat a szerepek között, az elmúlt húsz évben csak tíz filmben játszott, és Abraham Lincoln szerepét is csak Spielberg hosszas győzködésére vállalta el.
A brit-ír állampolgárságú színész 1957. április 29-én született Londonban a koszorús költő, Cecil Day-Lewis és Jill Balcon színésznő gyermekeként. Anyai nagyapja az egyik nagy brit stúdió vezetője volt, nővére pedig dokumentumfilmesként vált híressé. A nyughatatlan természetű Daniel több iskolát is kipróbált, de a tanárokkal támadt összetűzései miatt egyikben sem maradhatott sokáig. Tizennégy évesen epizódszerepet kapott John Schlesinger Átkozott vasárnap című filmjében, s beleszeretett a színészetbe. A Bristol Old Vic színiiskoláját végezte el, ezután a híres Royal Shakespeare Company színpadán Antony Hopkins és Sir Laurence Olivier oldalán lépett fel.
A mozivászonra 1982-ben a Gandhi című filmeposzban, mellékszereplőként tért vissza, majd tévés szerepeket vállalt, és a színházhoz sem lett hűtlen. A figyelmet az Én szép kis mosodám, majd a Szoba kilátással című filmekkel hívta fel magára: az ugyanazon a napon bemutatott két alkotásban két teljesen különböző karaktert játszott, mindkettőt zseniálisan. 1987-ben Philip Kaufman rendezőtől megkapta a Milan Kundera regénye alapján készült A lét elviselhetetlen könnyűsége című film főszerepét, de még ezt az alakítását is elhomályosította a Jim Sheridan rendezte A bal lábam című filmben nyújtott játéka. Day-Lewis ezért a szerepért vehette át első alkalommal, 1989-ben a legjobb filmszínésznek járó Oscar-díjat.
A siker után még eljátszotta Hamletet a színházban, majd kimerültsége miatt visszavonult, színpadon azóta sem szerepelt. A felvevőgép elé 1992-ben állt ismét a Cooper indiánregényének feldolgozásában, Az utolsó mohikánban. A következő évben főszerepet kapott Martin Scorsese Az ártatlanság kora című történelmi drámájában, majd újra Sheridan keze alatt játszott az Apám nevében című filmben. Ezután a Salemi boszorkányok című Arthur Miller-darab filmváltozatában a tragikus sorsú John Proctor megformálásáért kapott dicséretet. 1997-ben harmadszor dolgozott Sheridannel A bunyós című filmben, amelyben egy IRA-harcos bokszolót alakított, aki tizennégy év börtön után próbálja újrakezdeni életét.
Day-Lewis ezután váratlanul ismét hátat fordított a filmvilágnak, öt évig teljes visszavonultságban fafaragással és cipőkészítéssel foglalkozott Itáliában. Önkéntes száműzetéséből csak Martin Scorsese nógatására tért vissza, hogy eljátssza a rendező New York bandái című filmjének egyik főszerepét, Hentes Billt. A mű vegyes fogadtatásra talált, de Day-Lewis játékát mindenki dicsérte, és Oscarra is jelölték, nem véletlenül: a maximalista színész a forgatás ideje alatt még otthon is Hentes Bill akcentusával beszélt, és a hitelesség kedvéért "leckéket" is vett egy igazi hentestől. Filmszerepet csak két év múlva vállalt megint, a felesége által rendezett Jack és Rose balladájában.
Az Oscar-díjat másodszor 2007-ben, a Vérző olaj című filmben nyújtott alakításáért kapta meg, s a Golden Globe-díjat is átvehette. Ugyanabban az évben Rob Marshall Kilenc című zenés filmjében játszotta a válságba jutott filmrendezőt. Steven Spielberg tavaly osztotta rá az Egyesült Államok 16. elnöke, Abraham Lincoln szerepét nagyszabású életrajzi drámájában, Day-Lewis alakításáért elnyerte a legjobb drámai filmszínésznek járó Golden Globe-díjat és most az Oscar-díjat is.
Ezzel ő lett a harmadik olyan színész, aki három Oscar-díjat kapott: Jack Nicholsont kétszer főszereplőként, egyszer mellékszereplőként jutalmazta az akadémia, míg Walter Brennant mindháromszor mellékszereplőként tüntették ki.
Daniel Day-Lewis alakításai magával ragadóak, a szerepekre való felkészüléséről legendák keringenek. A ráosztott karakterekkel olyannyira azonosul, hogy még a forgatáson kívül sem bújik ki bőrükből: A bal lábam készítésének idején például, amikor a gyógyíthatatlan beteg, mozgássérült Christy Brownt formálta meg, a forgatási szüneteket is a kerekesszékben töltötte. Elvárta kollégáitól, hogy minden helyzetben valódi mozgáskorlátozottként kezeljék és hosszabb időt töltött mozgássérültekkel, köztük olyanokkal, akik egyáltalán nem tudtak beszélni. Amikor Az utolsó mohikánon dolgozott, 18. századi módon maga sodorta cigarettáit, megtanulta, hogyan kell állatokat nyúzni és az erdőben élni.