Steve Carell lahir pada tanggal 16 Agustus 1962 di Emerson Hospital, Concord, Massachusetts. Ia adalah anak bungsu dari empat bersaudara dan dibesarkan di Acton, Massachusetts. Ayahnya, Edwin A. Carell (1925–2021), adalah seorang insinyur mesin, sementara ibunya, Harriet Theresa (née Koch; 1925–2016), adalah seorang perawat psikiatri. Ia memiliki keturunan Italia, Jerman, dan Polandia. Ayahnya yang semula bernama Caroselli, mengubahnya menjadi Carell pada tahun 1950-an. Steve Carell dibesarkan dalam keluarga Katolik dan mendapatkan pendidikan di Nashoba Brooks School, The Fenn School, dan Middlesex School. Di masa sekolah menengah, ia aktif bermain hoki es dan lacrosse. Ia juga bermain fife dan bergabung dengan kelompok reenactment yang menggambarkan Regiment of Foot ke-10 (North Lincoln). Ketertarikannya pada sejarah berasal dari pengalaman ini, dan ia lulus dengan gelar sejarah dari Denison University di Granville, Ohio pada tahun 1984. Selama di Denison, Carell menjadi anggota Burpee's Seedy Theatrical Company, kelompok komedi improvisasi yang dijalankan oleh mahasiswa, dan menjadi penjaga gawang di tim hoki Big Red selama empat tahun. Ia juga menjadi disc jockey dengan nama "Sapphire Steve Carell" di WDUB, stasiun radio kampus.

Karir Steve Carell dimulai pada tahun 1989 ketika ia bekerja sebagai pegawai pos di Littleton, Massachusetts. Namun, ia berhenti setelah tujuh bulan karena bosnya mengatakan bahwa ia tidak begitu baik dalam pekerjaannya dan perlu bekerja lebih cepat. Pada awal karirnya, Carell bermain di panggung dalam sebuah perusahaan teater anak-anak keliling, kemudian berperan dalam musikal komedi Knat Scatt Private Eye, dan tampil dalam iklan televisi untuk restoran Brown's Chicken pada tahun 1989. Pada tahun 1991, Carell bermain bersama kelompok teater The Second City di Chicago, di mana Stephen Colbert menjadi penggantinya untuk sementara waktu. Debut filmnya dilakukan dalam peran kecil di film Curly Sue. Pada musim semi tahun 1996, ia menjadi anggota pemeran dalam acara komedi The Dana Carvey Show.

Pada tahun 1999, Carell bergabung dengan acara The Daily Show with Jon Stewart sebagai koresponden. Ia mendapatkan popularitas sebagai anggota pemeran dalam acara ini hingga tahun 2005. Pada tahun yang sama, ia mendapatkan peran utama sebagai Michael Scott dalam sitkom The Office. Selain berperan sebagai aktor, Carell juga terlibat dalam produksi, penulisan, dan penyutradaraan acara tersebut. Kiprahnya dalam The Office membuatnya mendapatkan pengakuan dan penghargaan, termasuk Golden Globe Award. Ia juga membintangi beberapa film komedi seperti Anchorman: The Legend of Ron Burgundy (2004), The 40-Year-Old Virgin (2005), Evan Almighty (2007), dan Get Smart (2008). Selain itu, Carell juga menjadi pengisi suara dalam film-film animasi seperti Over the Hedge (2006), Horton Hears a Who! (2008), dan franchise Despicable Me (2010–sekarang).

Setelah sukses dalam komedi, Carell mulai menjajal peran-peran dramatis. Pada tahun 2014, ia berperan sebagai John du Pont dalam film Foxcatcher, yang membuatnya mendapatkan nominasi Academy Award, Golden Globe Award, dan BAFTA Award untuk Aktor Terbaik. Ia juga tampil dalam film-film seperti Little Miss Sunshine (2006), The Big Short (2015), Battle of the Sexes (2017), dan Vice (2018), yang semuanya membuatnya mendapatkan nominasi Golden Globe Award. Di televisi, Carell kembali dengan menjadi co-pencipta serial komedi Angie Tribeca (2016–2018), yang dikembangkan bersama istrinya, Nancy Carell. Ia juga membintangi serial drama The Morning Show (2019–sekarang) sebagai anchor Mitch Kessler, yang membuatnya mendapatkan nominasi Primetime Emmy Award. Ia juga membintangi sitkom Space Force (2020–2022) dan seri terbatas The Patient (2022).