Didier Bourdon débute sa carrière artistique sur scène, au café-théâtre, dès 1982. Ce pensionnaire du Conservatoire fait ensuite les beaux jours du Petit théâtre de Bouvard, où il s'associe avec Bernard Campan et Pascal Légitimus, mais aussi Smaïn et Seymour Brussel. En 1985, il joue dans Le Téléphone sonne toujours deux fois, mais c'est en 1986 que sa carrière prend un virage décisif. Le producteur Paul Ledermann le remarque, ainsi que Campan et Légitimus, et leur propose de monter un spectacle ensemble. Les Inconnus sont nés.

1988 : première scène du trio comique et succès immédiat. Le triomphe se décline alors au petit écran avec la fameuse Télé des Inconnus. Après avoir raflé le Molière du rire en 1991, Les Inconnus tentent l'expérience du cinéma avec Les Trois frères, une comédie co-réalisée par Bourdon et Campan. Plus de six millions de spectateurs sont au rendez-vous et consacrent les trois comédiens. En 1997, Bourdon et Campan se mettent en scène dans Le Pari, un nouveau plébiscite public. Mais en 2000, leur film suivant, L'Extraterrestre, se solde par un échec commercial. Les Inconnus se reformeront au complet en 2001 avec la comédie Les Rois mages. Autant de films que Didier Bourdon s'offre le luxe de réaliser, de scénariser et d'interpréter.

Parallèlement à son travail avec Les Inconnus, Didier Bourdon mène une carrière sur grand écran marquée du sceau de la diversité. On l'a ainsi vu aux côtés de Gérard Depardieu dans le thriller La Machine, sous la direction de Raoul Ruiz dans L'Oeil qui ment, et dans les comédies Tout doit disparaître et Doggy Bag. En 2003, il interprète le Roi Louis XV dans Fanfan la Tulipe et se met en scène dans 7 ans de mariage aux côtés de Catherine Frot. Patron en proie à une crise existentielle dans Vive la vie, l'acteur-cinéaste montre, à travers Madame Edouard (2004) et Madame Irma (2006), qu'il n'a rien perdu de son plaisir à se travestir à l'écran. Après avoir connu sa première expérience hollywoodienne en donnant la réplique à Russell Crowe dans Une grande année de Ridley Scott, il continue à jouer de son génie comique dans Bouquet final (2008) de Michel Delgado et Bambou (2009), un film léger et touchant sur le rapport maître - chien.

Il retrouve l’année suivante ses deux compères de toujours, Pascal Légitimus et Bernard Campan, mais ne font que se croiser dans la comédie Bancs publics (Versailles rive droite). Il faut attendre 2014 pour célébrer le grand retour des Inconnus, puisque sort dans les salles obscures Les Trois frères, le retour, qui se solde par un échec tant critique que public. La même année, il incarne Brunu dans la comédie Jacky au royaume des filles aux côtés de Michel Hazanavicius, Charlotte Gainsbourg et Anémone. Privilégiant la comédie populaire comme avec les films Un village presque parfait, Les Profs 2 et Le Grand Partage, où il campe un bourgeois égoïste, Bourdon côtoie également la jeune génération d'acteurs comiques dans Alibi.com avec Philippe Lacheau (qu'il retrouve en 2018 avec Nicky Larson et le parfum de Cupidon).

En 2017, Didier Bourdon joue le roi dans Les Nouvelles aventures de Cendrillon et s'essaye au film dramatique biographique avec La Promesse de l'aube adapté du roman du même nom de Romain Gary et porté par Pierre Niney. A noter également sa prestation dans le téléfilm policier La Mort dans l'âme aux côtés du très à la mode Hugo Becker. Il revient rapidement à la comédie grand public, souvent centrées sur des conflits familiaux, et joue les personnages principaux de Garde alternée, Beaux-parents, 100% bio, Mes très chers enfants et Permis de construire.