小沈陽原名沈鶴，出生于遼寧省開原市上肥地滿族鄉，就讀于遼寧省開原市上肥地代莊小學，13歲的時候小沈陽小學畢業進了武術學校，沒多久就因為交不起學費退學了。
被武術學校退學后小沈陽開始跟著媽媽到處演唱二人轉，后被送到鐵嶺民間藝術團學習二人轉，在鐵嶺學習的時間閆學晶的老公林越給予他很大的幫助。
1995年，進入鐵嶺縣藝術團學習二人轉表演。
2000年，在吉林林越藝術團表演。
2006年，趙本山建議小沈陽到沈陽發展；趙本山親自在當時的鐵西和平影劇院給小沈陽考試；考試通過后，2006年的中秋節，小沈陽正式拜師；2006年年底參加天津電視臺春節聯歡晚會，在和星光大道等代表隊的PK中大獲全勝。
2007年，小沈陽和師傅到中央電視臺春節聯歡會演出；12月初次登陸央視舞臺，在電視劇群英匯晚會中表演了《我要當明星》片段。2007年參演首部電視劇《沒完沒了的愛》開始嶄露頭角。
2008年，作品《我要當明星》送選央視春晚審查，最終被評價為與春晚主題不夠相符未能入選；2月20日再次應央視春晚導演邀請參加元宵晚會錄制，表演《我要當明星》，但在2月21日正式播放時因節目時間過長未播出；在電視劇《鄉村愛情Ⅱ》扮演王天來。
2009年，在中央電視臺春節聯歡晚會中與趙本山、畢福劍、丫蛋搭檔演出小品《不差錢》；3月6日《2009小沈陽全國演笑會》啟動，到2010年1月31日共在20個省、4個直轄市、3個自治區、70座城市演出103場；同年，在電視劇《關東大先生》中扮演小奉天；在電影《三槍拍案驚奇》扮演店小二李四。
2010年，主演的賀歲喜劇動作片《大笑江湖》上映；同年，在電視劇《鄉村愛情故事Ⅲ》繼續扮演王天來；在遼寧春節聯歡晚會小品《超級粉絲團》扮演“哭組組長”；在央視春節聯歡晚會小品《捐助》；在2010年北京電視臺春節聯歡晚會小品《陽仔演笑會》中扮演“陽仔”。
2011年，其主演電視劇《怪俠歐陽德》播出。
2012年，其主演電視劇《后廚》播出。
2013年，主演電視劇《說書人》和《誰是真英雄》相繼播出；同年，客串王家衛導演的電影《一代宗師》飾演三江水，2013年9月由孫周執導、王寶強和小沈陽出演的電影《不可思異》在廣州拍攝期間，小沈陽上演上吊戲，導致意外受傷入院。
2014年，參加安徽衛視《我為歌狂Ⅱ》。同年加盟電影《西游記之三打白骨精》，飾演“豬八戒”一角。
2015年，主演電影《將錯就錯》在3月15日上映；同年，小沈陽作為嘉賓，參加了第五屆北京國際電影節開幕式。
2016年，參加《歡樂喜劇人第二季》，與丫蛋搭檔表演小品《不差錢》續集《不差錢2》；2月8日，電影《西游記之孫悟空三打白骨精》上映，小沈陽飾演豬八戒3月電影《非常交易》開機。主演喜劇懸疑動作片《我說的都是真的》。確認繼續在電影《西游記女兒國》中飾演豬八戒，并演唱推廣曲《八戒八戒》；同年，參加北京衛視明星真人秀《跨界歌王第一季》的比賽，獲得總決賽季軍。同年9月主持綜藝首秀《跨界喜劇王》；同年，12月和肖央主演電影《情圣》上映。
2017年，加盟電影《斷片之險途奪寶》預計2017年年底上映。6月，其與黃渤、宋佳共同主演、蔡尚君執導的電影《冰之下》入圍第二十屆上海國際電影節。
2018年，其自導自演的電影《猛蟲過江》在2018年暑期上映。
2020年，在國家話劇院劇場上演的最新一版《我愛桃花》，這是小沈陽首次主演話劇；6月，以首發嘉賓的身份參加北京衛視音樂綜藝節目《跨界歌王第五季》，最終獲得了年度亞軍；11月，參與江蘇衛視音樂懸疑競猜類真人秀《蒙面唱將猜猜猜第五季》。12月，參加浙江衛視《我就是演員第三季》。12月31日，參加《2021迎冬奧相約北京BRTV環球跨年冰雪盛典》，現身吉林分會場。
2021年，參加的音樂競猜真人秀《蒙面唱將猜猜猜第五季》年度盛典定檔在江蘇衛視播出。
天氣預爆 2018-12-21 飾演雷神 導演肖央 主演肖央、杜鵑、常遠、小沈陽、王小利、衣云鶴
猛蟲過江 2018-06-15 飾演沈福 導演小沈陽 主演宋蕓樺、潘斌龍、金士杰
我說的都是真的2018-03-30 飾演夏至 導演劉儀偉 主演陳意涵、劉儀偉、羅海瓊
西游記女兒國2018-02-16 飾演豬八戒 導演鄭保瑞 主演馮紹峰、郭富城、趙麗穎
斷片之險途奪寶2017-12-29 飾演海道 導演羅登 主演葛優、杜淳
冰之下2017 飾演奎子 導演蔡尚君 主演黃渤、宋佳、劉樺
非常交易2017 飾演賈云 導演黃健 主演姜武、楊蓉
情圣 2016-12-30 飾演劉磊 導演宋曉飛、董旭 主演肖央、閆妮
西游記之孫悟空三打白骨精 2016-02-08 飾演豬八戒 導演鄭保瑞 主演郭富城、馮紹峰、鞏俐
過年好2016-02-01 飾演客串 導演高群書 主演趙本山、閆妮
唐人街探案 2015-12-31 飾演北哥 導演陳思誠 主演王寶強、劉昊然、佟麗婭、陳赫
不可思異 2015-12-04 飾演王若水 導演孫周 主演王寶強、大鵬、辛芷蕾
煎餅俠 2015-07-17 飾演麻辣小龍俠 導演董成鵬 主演袁姍姍、王小利、柳巖
將錯就錯 2015-03-05 飾演宮男 導演王寧 主演田亮、陳小春、熊黛林
一代宗師 2013-01-08 飾演三江水 導演王家衛 主演梁朝偉、章子怡、宋慧喬
河東獅吼2 2012-08-17 飾演東方明亮 導演馬偉豪 主演張柏芝、趙本山、黃維德
大笑江湖 2010-12-03 飾演吳迪 導演朱延平 主演趙本山、林熙蕾、徐少強
三槍拍案驚奇 2009-12-10 飾演李四 導演張藝謀 主演孫紅雷、倪大紅、閆妮
爹媽滿院 2015 飾演張廣利 導演闞衛平 主演趙本山、劉曉光
老兵 2014-02-27 飾演嚴洪森 導演丁小雄、趙本山 主演趙本山、畢暢、小飛龍
鄉村愛情圓舞曲2014-02-03 飾演王天來 導演劉流、周英男 主演趙本山、關婷娜、金玫玫
抓緊時間愛2014 飾演周朋 導演王寧 主演葉璇、胡靜
誰是真英雄 2013-09-15 飾演賈九 導演連奕名 主演畢暢、王剛、王佳寧
說書人 2013-07-15 飾演袁闊成 導演樓健 主演李立群、趙本山
戰國小兵2013-06-29 飾演小兵 導演吳耀權 主演姚笛、湯鎮業
鄉村愛情變奏曲2013-02-12 飾演王天來 導演趙本山 主演趙本山、畢暢、于月仙
不是錢的事2012-10-15 飾演齊大鵬 導演傅百良 主演趙本山、于月仙、唐鑒軍
后廚 2012-07-05 飾演時慧寶 導演李威 主演海清、姜彤、趙崢
2001 ? ?獲銅 ? ?（獲獎）
2009 ? ?最沸點藝人獎 ? ?（獲獎）
2011 ? ?華語年度電影十佳新銳演員 ? ?（獲獎）
2010 ? ?新銳演員公眾形象滿意度調查第一名 ? ?（獲獎）
2010 ? ?新銳演員商業價值滿意度調查第一名 ? ?（獲獎）
2010 ? ?老百姓最喜愛的影視明星 ? ?（獲獎）
2010 ? ?第三屆讀者最喜愛的男演員 ? ?（獲獎）
2017-01-06 ? ?2016微博之夜微博年度綜藝人物 ? ?（獲獎）
2016-12-03 ? ?2017愛奇藝尖叫之夜年度綜藝突破 ? ? （獲獎）
2012 ? ?2012福布斯中國名人榜第67名 ? ?（獲獎）
2010 ? ?2010福布斯中國名人榜第30名 ? ?（獲獎）
遼寧十大帥哥明星 NO.5
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