Йен Сомерхолдер родился 8 декабря 1978 года в городе Ковингтон (штат Луизиана, США) в семье Эдны и Роберта Сомерхолдер. Мать Йена была массажисткой, а отец работал строителем. У Йена есть старший брать Роберт и младшая сестра Робин. У детей Сомерхолдеров есть французские, английские и ирландские корни. В детстве будущий актер активно занимался рыбалкой и верховой ездой, что и сформировало его любовь к лошадям. Свою публичную карьеру Йен начал будучи совсем юным. Он стал моделью в 9 лет и часто ездил в Нью-Йорк на съемки. После успеха в штатах, ему предложили европейские контракты, и тогда Йен попал в Милан, Париж и Лондон. За свою карьеру Сомерхолдеру удалось поработать с такими домами мод как Versace, Esprit, Persol, Calvin Klein, Dolce & Gabbana и Gucci. Он также некоторое время был лицом марки Guess.
Параллельно с работой модели он также изучал актерское мастерство и участвовал в спектаклях местной театральной группы. В возрасте 17 лет Йен решил серьезно посвятит себя актерской карьере, поэтому переехал в Нью-Йорк, чтобы учиться у именитых преподователей.
Первые роли, которые Йен сыграл в кино и сериалах, были вырезаны из окончательного монтажа. В этот список также попал фильм Вуди Алеена «Знаменитость», где Сомерхолдер сыграл небольшую роль, однако зритель его на экране так и не увидел. Но эти эпизодические роли не прошли для актера даром. Его заметил менеджер по подбору актеров и подписал с ним контракт. Таким образом, первым проектом, где появился Йен, стала научно-фантастическая драма «Сейчас или никогда» (1999). После этого он снялся в таких сериалах как «Молодые американцы», «C.S.I.: Место преступления», «C.S.I.: Место преступления Майами», «Закон и порядок: Специальный корпус» и «Тайны Смолвиля». Свою первую премию – «Молодой Голливуд» – Йен получил за роль в фильме «Жизнь как дом».
В 2002 году он снялся в картине «Правила секса», снятой по роману Брета Истона Эллиса. Благодаря роли гомосексуалиста Пола Дентона, Сомерхолдер попал в список 50 самых сексуальных мужчин осени 2002 года по версии журнала People.
Большим успехом для Йена стало участие в популярном сериале «Остаться в живых» / Lost, где он сыграл персонажа по имени Бун. Несмотря на то, что его герой умер одним из первых еще в 20-ом эпизоде сериала, многие зрители успели его запомнить, поэтому создатели сериала возвращали героя Сомерхолдера несколько раз по ходу сериала. Однако настоящий успех ждал его впереди.
В 2009 года на экраны вышел сериал «Дневники вампира», рассказывающий историю о загадочном городке Мистик Фоллс и его необычных обитателях. Йен сыграл вампира по имени Дэймон Сальваторе. Пол Уэсли сыграл его брата Стэфана. Нина Добрев, с которой у Йена завязались романтические отношения вне съемочной площадки, сыграла сразу несколько персонажей, в том числе и скромную девушку Елену Гилберт, которая влюбляет в себя обоих братьев Сальваторе. Сериал имел оглушительный успех первые сезоны, однако постепенно начал сдавать позиции. В 2016 году было объявлено, что 8 сезон станет для «Дневников вампира» последним.
У Йена было несколько служебных романов во время съемок. В 2000 году он встречался с дизайнером Сарой Малейтестой, затем недолгое время у него был роман с Никки Хилтон, а после этого его связывали продолжительные отношения с Меган Олд.
С 2011 по 2013 Сомерхолдер встречался со своей партнершей по сериалу «Дневники вампира» Ниной Добрев. Пара моментально завоевала сердца зрителей, так как на экране герои Нины и Йена также пытались построить любовь. Их роман значительно увеличил рейтинги шоу. Пара не раз признавалась одной из самых красивых в Голливуде, не в итоге они приняли решение расстаться. Кто стал инициатором разрыва, не сообщается. Однако ходят слухи, что Добрев не хотела заводить семью и детей, а именно этого и хотел Йен.
Спустя некоторое время после расставания с Ниной Добрев, Йен стал встречаться с ее подругой, актрисой Никки Рид, которая недавно развелась со своим мужем. Никки и Йен давно дружили, их объединяла любовь к животным и благотворительности. После года отношений пара решила узаконить отношения, и в 2015 году Йен и Никки сыграли свадьбу.