Né à Chalon-sur-Saône d’un père ébéniste et d’une mère secrétaire, fan de Luis Mariano, Florent Pagny baigne dans la musique, entouré de ses quatre frères et sœurs. À 13 ans, après avoir déménagé en Haute-Savoie, il commence à chanter dans les cafés et des radio-crochets, possédant déjà des belles capacités vocales. Davantage passionné par les arts que par les études, il quitte l’école à seulement seize ans et monte à Paris, où il vit de petits boulots (baby-sitter, barman, courtier en publicité…).

En parallèle, il prend des cours de théâtre pendant 3 ans. C’est dans ce domaine qu’il perce d’ailleurs en premier, dans les années 80. Alors qu'il est barman dans le quartier des Halles, il fait la connaissance de Dominique Besnehard, qui l’inscrit au casting du film Diva.

Hélas, il rate l’audition, mais Marceline Lenoir le remarque devient son agent. Avec elle, il décroche quelques apparitions dans Inspecteur la Bavure (1980), Les Surdoués de la première compagnie (1981) ou alors L’As des As de Gérard Oury (1982). Cette année-là, il joue également dans La Balance, L’honneur d'un capitaine ou Effraction.

Mais c’est en 1984 qu’il se fait véritablement remarqué en tant qu’acteur, en jouant dans Fort Saganne d’Alain Corneau, puis dans Les Fauves de Jean-Louis Daniel et, à la télévision dans L’Ennemi Public N°2.

Persuadé de poursuivre une carrière de comédien, Florent Pagny tourne sous la direction de Régis Wargnier (La Femme de ma vie) puis de Josiane Balasko (Les Keufs). Mais c’est un autre destin qui l’attend en 1987, puisque, face au désespoir de voir un ami se détruire à cause de la drogue, il écrit et compose la chanson "N’importe Quoi", qui devient un énorme succès en radio.

C’est à cette époque qu'il rencontre Vanessa Paradis, avec qui il vit une belle histoire d’amour avant de faire la connaissance d'Azucena Caamaño en 1993, qui est toujours son épouse.

Dans les années 1990, sa carrière au cinéma est plus sporadique (Les Fille des Collines de Robin Davis, Tom est tout seul de Fabien Onteniente) puisqu’il se concentre davantage sur la musique, avec des tubes comme "Bienvenue Chez moi", "Savoir Aimer" ou "Caruso".

En 2003, il renoue avec le grand écran dans Quand je vois le soleil aux côtés de Marie-Claude Pietragalla et surtout à la télévision dans le Milady de Josée Dayan où il campe D’Artagnan.

S'il se consacre aujourd’hui exclusivement à la chanson et en tant que coach de The Voice, il est apparu une dernière fois à la télévision dans son propre rôle dans la série Je te Promets sur TF1 en 2023.