D'origine grenobloise, Vincent Lecoeur s'installe à Paris à l'âge de 20 ans. Après quelques téléfilms, notamment aux côtés de Pierre Arditi, il fait ses premiers pas au cinéma en 1999 dans Salsa de Joyce Sherman Buñuel, où il interprète un brillant pianiste de musique classique qui abandonne ses études pour se consacrer à sa nouvelle passion, la salsa. La même année, il partage l'affiche de Promenons-nous dans les bois, un film d'horreur de Lionel Delplanque, avec d'autres acteurs de sa génération comme Clotilde Courau et Clément Sibony.

En 2001, face à Bruno Crémer, il joue Manu, un jeune condamné à mort, dans le film autobiographique de José Giovanni Mon père, il m'a sauvé la vie. Changeant sans cesse de registre, il fait également partie de l'équipe de 3 zéros (2002), une comédie autour de l'univers du football signé Fabien Onteniente.