Né à Carmarthen, une petite ville galloise, Iwan Rheon part ensuite vivre avec sa famille à Cardiff. Il intègre une école galloise où il commence le théâtre à 17 ans. Voulant devenir acteur, il étudie à l’école anglaise LAMDA (London Academy of Music and Dramatic Art). Iwan est aussi musicien et joue dans des comédies musicales comme Spring awakening pour laquelle il est nominé au Whats On Stage Award dans la catégorie Meilleur second rôle dans une comédie musicale.

Sa carrière décolle lorsqu’il est choisi pour le rôle de Simon, le garçon timide possédant le pouvoir d’invisibilité, dans la célèbre série britannique Misfits. Parallèlement, il joue pour le cinéma (Wild Bill Libertador, Resistance), mais c'est en 2013 que sa notoriété grimpe lorsqu'il rejoint le casting de la série Game Of Thrones à partir de la troisième saison. Il y incarne le dangereux Ramsay Snow, le fils illégitime de Roose Bolton, qui retient Theon Greyjoy en otage. Le personnage s'illustre par sa perversité et sa cruauté, suscitant un engouement certain auprès des fans qui adorent détester Ramsay Snow, devenu entre-temps Ramsay Bolton, un rôle emblématique qui colle à la peau du comédien.

À noter que le britannique avait auditionné pour le rôle de Jon Snow ; il a finalement été recalé au profit de Kit Harington. En parallèle de Game of Thrones, Iwan se glisse dans la peau d'Ash Weston, le voisin de Ian McKellen et Derek Jacobi, un couple homosexuel, dans la série Vicious. Le comédien est également un guitariste et chanteur accompli ; il a notamment sorti son premier album, Dinard, en 2015.

Après avoir prêté ses traits au sanguinaire et sadique Ramsay, le jeune homme prend un nouveau départ sur grand écran avec Sum1, un film de SF signé Christian Pasquariello. Il donnera ensuite la réplique à Brooke Shields dans Daisy Winters avant de rejoindre le casting de la comédie Moving Pictures avec Timothy Spall. Iwan est actuellement en tournage pour Adolf The Artist, une comédie pour la télévision dans laquelle il incarnera Adolf Hitler dans sa jeunesse aux côtés de Rupert Grint. Le long-métrage sera centré sur la tentative du futur Führer d'entrer à l'Académie des Beaux-Arts de Vienne.