温兆伦自幼便是一位对音乐充满热忱的歌唱爱好者，他的音乐兴趣深受几位舅父的熏陶与影响，逐渐爱上了组乐队和演唱。早在中学时期，他就积极投身于各类歌唱比赛，凭借出色的表现屡获佳绩，曾多次夺得冠军与亚军等荣誉，这段经历也为他日后在演艺道路上的发展奠定了重要的基础。
一九八二年，温兆伦报名参加了由无线电视台所主办的“第一届新秀歌唱大赛”，虽然最终止步于前十五名，但这次参赛经历并未让他空手而归。比赛结束后不久，香港电台电视部的一位节目制作人注意到了他的表现；仅仅过了一个星期，又有一位无线电视台的女编导主动联系他，邀请其前往香港电台电视部参加试镜，温兆伦顺利通过并被正式取录。同年底，尚在高中就读的温兆伦便加入了香港电台电视部，开始担任儿童节目《香蕉船》的主持工作，由此正式踏入了演艺圈的发展道路。一年之后，经由前香港电台同事徐益平的推荐，他进入电台担任DJ职务；至一九八五年，其声音特质与音乐潜力被唱片公司发掘，随即签约成为全职歌手。在音乐领域取得的突出成绩，为他后续转向影视行业奠定了良好基础。一九八六年，温兆伦推出了个人首张粤语专辑《风雪前尘》，此后随着他在电视剧中人气逐渐上升，这张唱片也获得了相当不错的市场销量与听众口碑；同年，他正式与TVB签订合约，并因为在剧集《城市故事》中生动演绎了“表哥”这一角色，而被观众亲切地称为“温表哥”。一九八七年，他继续发行了粤语专辑《恋爱故事》；也在同一年，他参演了个人首部电视剧《柠檬丈夫》，在剧中刻画了一个为移民而毅然抛弃女友的香港男性形象，展现了其早期对复杂角色的把握能力。在一九八八年至一九八九年期间，温兆伦先后参与了多部古装剧与现代剧的拍摄，尤其是在经典剧集《义不容情》中，他将反派角色“丁有康”的复杂性与矛盾感演绎得淋漓尽致，该角色的成功塑造令他一夜之间家喻户晓。而在同期参演的古装剧《吉星报喜》中，为贴合角色要求，温兆伦更是首次剃去头发进行演出，体现出其作为演员的专业投入与可塑性。
一九九零年，由他担纲男主角的电视剧《我本善良》正式播出，该剧不仅成功入围“全球发行最卖座电视剧”榜单前三名，更在一九九七年新浪网举办的评选中，荣获“网评最受欢迎的香港电视剧”第五位。他在剧中塑造的“齐浩男”一角，因其亦正亦邪的复杂特质，被广泛誉为香港电视剧史上的经典人物。同年，他发行了个人第三张粤语专辑《没有你之后》，市场反响极为热烈，最终取得了双白金销量的佳绩。一九九一年三月，他与邵美琪、周海媚、黎明等演员共同主演了电视剧《今生无悔》，并在剧中独自献唱了插曲《从未试过拥有》。此次他再度挑战反派角色，出色地诠释了名为高天俊的人物。一九九二年，温兆伦通过在《火玫瑰》中饰演那位善良且稳重的“Uncle Rain”大哥形象，初步赢得了广大观众的喜爱与认可。同年，他更在《鹿鼎记》中成功塑造了康熙皇帝这一历史人物，充分展现了其戏路宽广、可塑性极强的表演才华；同年七月，他在中国台湾地区发行的首张普通话个人专辑《还能爱我多久》销售成绩斐然，销量一举突破二十万张。进入一九九三年，温兆伦凭借在香港TVB接连播出的剧集《义不容情》、《今生无悔》以及《我本善良》，人气持续攀升，稳固了其作为TVB当家小生的地位。与此同时，他在音乐领域也持续发力，推出了普通话专辑《永远是你》，并发行了个人写真集《永远是你》。同年，他的演艺活动更拓展至更广范围，参与了中国内地武侠剧《武尊少林》以及新加坡电影《笑八仙》的拍摄工作。一九九四年二月二十八日，由温兆伦主演的电视连续剧《第三类法庭》与观众见面，他在剧中饰演了性格善良、为人忠厚的马忠宝一角；同年，他亦未停下音乐步伐，推出了个人的第三张普通话专辑《我们之间两个世界》。
一九九五年三月，温兆伦将事业发展重心转移至中国台湾地区，推出了个人第四张普通话专辑《说谎》，这张专辑进一步拓展了他在华语音乐市场的影响力。同年七月，他前往中国台湾与知名演员叶童合作，共同出演了影视作品《我本善良II雄霸天下》，展现了其多元化的表演才能。也在这一年，TVB台庆评选出“十大最受欢迎港剧”，温兆伦参演的作品在其中占据了三个席位，分别是经典剧集《义不容情》、《我本善良》以及《今生无悔》，其中《我本善良》更是凭借观众投票荣获最受欢迎港剧榜首，充分证明了其作品的广泛人气。一九九六年，温兆伦全心投入了电视剧《900重案追凶》的拍摄工作；与此同时，他在音乐领域继续发力，推出了又一张普通话专辑《感觉》。此外，他的工作日程还包括参与电影《珠江恩仇记》的拍摄，以及在武汉黄鹤楼举办的“月涌大江流”中秋晚会《藉口》中登台献唱，演艺活动颇为丰富。一九九七年五月，温兆伦首次接拍的中国内地电视剧《天地情缘》于北京电视台播出，这标志着他正式进军内地电视剧市场。进入一九九八年，他与金超群、杨丽青、徐静蕾等众多演员携手，共同出演了电视剧《霹雳菩萨之杀手有情》；同年，他还参演了为庆祝建国五十周年及澳门回归而制作的特别剧集《风雨澳门》，该剧在北京昌平影视基地正式开机。此外，他与喜剧演员陈佩斯搭档主演了喜剧片《好汉三条半》，以其独特的幽默感为观众带来了许多欢乐。二零零零年，温兆伦尝试主持工作，主持了节目《2000年中央电视台春节联欢晚会》，其后又与老搭档黄日华再度联手，领衔主演了电视剧《别无选择》，在剧中二人延续了过往的默契，扮演情感上的对手与事业上的劲敌。二零零二年九月，他参演了TVB时装剧《流金岁月》，饰演角色钟守康，与罗嘉良共同演绎了一段错综复杂的兄弟情谊。二零零四年二月，温兆伦与郭羡妮合作主演了TVB古装剧《牛郎织女》，在剧中饰演牛郎一角，此剧成为他主演的最后一部TVB电视剧；同年，他还受邀担任了北极新秀品牌的形象代言人。二零零六年九月，由温兆伦主演的电视剧《无国界行动》在中央电视台一套黄金时段播出，他在剧中成功塑造了一位美籍华人缉毒警察的形象。二零零七年，他参演了内地剧集《血色蔷薇》，扮演一位才华横溢、风流倜傥的青年律师。同年十二月十七日，温兆伦受邀出席在北京举行的首届中国演艺名人公众形象满意度调查“华鼎奖”颁奖典礼，并被票选为“公众形象最满意影视演员”，期间他还参与了《一呼百应迎奥运》节目的录制工作。在随后的五年时间里，温兆伦积极参与了多部中国内地电视剧的拍摄，例如《大宋才子黄庭坚》、《丐侠传奇》、《兄弟无间》、《女刑警李春春》等，并在《黄河古镇》和《节振国传奇》等作品中有着尤为出色的表现。二零一二年八月二十九日，由他主演的、以台商在大陆创业故事为题材的电视连续剧《台商》在中央电视台第八频道播出。除了持续耕耘演艺事业，温兆伦也热心参与各类电视节目，例如参加了中央电视台的公益圆梦类舞蹈真人秀节目《舞出我人生》以及户外公益旅游节目《两天一夜》，展现了其多方面的才能与社会责任感。
二零一四年，演员温兆伦在抗战题材的传奇剧集《我姥爷的故事》《我姥爷1945》中贡献了颇为出色的表演，其饰演的角色给观众留下了深刻印象。进入二零一五年，他的演艺活动更为密集：二月六日，由他主演的惊悚题材电影《死亡之谜》以及以反腐败为核心主题的主旋律影片《守梦者》相继登陆院线；与此同时，他还尝试了导演工作，执导了网络电影《午夜讲诡故事》，并作为嘉宾参与了江苏卫视推出的真人秀节目《原来是你》，展现了多方面的才能。在二零一六年至二零一九年这段时期，温兆伦持续活跃于影视领域，先后主演了都市轻喜剧《杨光那些事》，并参演了包括《主播36式》、《侠盗无双》、《洛溪的养成计划》、《梦想之城》在内的多部电影作品。二零一九年二月，他亮相于《流淌的歌声》，并在活动中倾情献唱了歌曲《一生何求》。 二零二一年一月二十日，温兆伦推出了个人单曲《今年过年不回家》，随后他多次受邀参与各类音乐节目的录制，例如在《全球中文音乐榜上榜》和《共享芬芳共铸美好——2022年残健融合春节文艺晚会》等节目中，他分别演绎了歌曲《正义柔情永在》和《一生何求》，获得了不错的反响。二零二二年五月一日，他参加了由中华全国总工会与中央广播电视总台联合举办的《中国梦·劳动美——2022五一国际劳动节“心连心”特别节目》，并与万茜、朱孝天、刘乃奇等艺人共同演唱了歌曲《遇见未来》。同年六月二十日，由他出演的电影《六扇门之血虫谜案》于腾讯视频正式上线播出。八月十九日，他参与录制的全景音乐综艺节目《披荆斩棘第二季》在芒果TV平台上线。九月三日，他出席了传媒荣誉之夜活动。九月十日，他在“明月知我——闽江之心中秋电影云歌会”上演唱了歌曲《一生何求》；次日，他又在《古韵新声》中秋特别节目中献唱了歌曲《天涯共此时》；十二月十八日，他作为嘉宾加盟了第六届最爱金曲榜音乐盛典。 二零二三年五月，温兆伦受邀演唱了中国电影华表奖的主题推广曲《光辉》，用歌声传递了电影人的情怀。在综艺领域，他参与了IP解压推理类真人秀《萌探探探案第三季》的录制，并参加了《“湾区升明月”2023大湾区电影音乐晚会》。同年十月九日，他作为“有故事的歌”影视音乐会的表演嘉宾，与希林娜依·高合作演唱了电视剧插曲《繁华》。十二月二十七日，他参演的电视剧《繁花》播出，其扎实的演技再次得到展现。展望二零二五年，他已确定将于一月一日参加《扬帆远航大湾区——2025新年音乐会》，并在活动中表演节目《月下轻舟泛渔歌》《今宵多珍重》，令人期待。
香港艺人温兆伦的第一段婚姻是与马来西亚籍的香港小姐李美玲结成的，然而这段婚姻并未长久，婚后不久便传出他与另一位女性陈梅馨关系暧昧的传闻，最终两人以离婚告终。离婚后，温兆伦与陈梅馨的关系迅速恶化，甚至演变成了公开的冤家对头；在双方彻底闹翻之后，温兆伦曾先后委托三位律师将陈梅馨告上法庭，并公开表示要向对方追讨一笔高达14万港元的分手费用，此事在当时引起了不小的舆论关注。温兆伦的第二段婚姻则是与其前助手潘燕妮缔结的，两人因日常工作长期相处而逐渐产生感情，并于2002年选择在澳大利亚正式注册结婚。此后，在2013年4月，温兆伦通过个人微博平台对外宣布，他将与女演员赵庭步入婚姻殿堂；到了2015年9月22日，这对夫妇迎来了他们的爱情结晶，一位可爱的女儿，温兆伦也因此沉浸在喜得千金的幸福与喜悦之中。
二零零七年，首届中国演艺名人公众形象满意度调查“华鼎奖”颁奖典礼于北京隆重举行，在此次活动中，温兆伦被正式聘任为“中国演艺名人社会责任形象大使”，这标志着其公众形象与社会责任获得了业界的广泛认可。二零零九年四月，温兆伦以中华骨髓库爱心大使及社会责任感形象大使的双重身份亲赴武汉，不仅亲自参与骨髓捐献的相关公益活动，更在现场积极呼吁社会各界人士踊跃投身慈善事业，以实际行动传递爱心。二零一零年一月，温兆伦在沧州市文化艺术中心举办了一场明星慈善演出，通过此次演出为需要帮助的安然筹集并捐赠了超过两万元的善款，展现了其持续践行公益的坚定承诺。二零一一年三月，温兆伦出席了在北京举办的“二零一一公益中国颁奖大典”，并在典礼上荣获“二零一零最佳公益慈善明星人物”这一重要公益奖项，进一步肯定了其在慈善领域的贡献与影响力。二零一四年五月二十一日，应外交学院团委会的特别邀请，温兆伦前往外交学院沙河校区，在图书馆报告厅为在场师生带来了一场主题为“暖心”的公益讲座，与青年学子分享了他对公益事业的见解与体会。二零一八年二十四日，中国器官移植发展基金会在北京召开了二零一八年度宣传工作会议，会议期间温兆伦获聘担任基金会的“爱心大使”，继续以自身影响力推动器官捐献宣传。二零二三年四月二十二日，温兆伦出席参加了癸卯年黄帝故里拜祖大典活动，并与著名艺人孟庭苇、彭永琛、白雪一同携手，共同领唱了《黄帝颂》，以歌声凝聚文化认同，传递和谐美好的祝愿。
在二十世纪八十年代末至九十年代初的那段岁月里，“温兆伦”这个名字曾让无数女性观众为之倾倒与着迷。在他崭露头角之前，香港电视剧中的反派角色往往存在某些遗憾：有的外形不够英俊潇洒，有的性情不够奸诈险恶，还有的人物塑造缺乏足够的层次与血肉。而温兆伦所饰演的“丁有康”一角，恰恰弥补了所有这些不足，将一位复杂而立体的恶人形象刻画得淋漓尽致、圆满周全。此后，他在《我本善良》中塑造的“齐浩男”，则走向了另一个极端——其风度与魅力如此深入人心，以至于观众间流传着这样一种说法：自齐浩男之后，港剧之中便再无令人如此倾心眷恋的角色。温兆伦的衣着打扮时尚得体却不显浮夸，自带一股恰如其分的明星气质；他拥有令人羡慕的细腻肌肤，这在当时演艺界中尤为难得。此外，他谈吐流畅自如，表达清晰准确，言语间常流露出自然的幽默感与独到的见解，展现出高度的专业素养。随着《我本善良》《义不容情》等作品取得巨大成功，温兆伦所代表的“反派”形象也因此深入民心，在中国内地变得家喻户晓，成为一代人共同的荧幕记忆。
2025年9月，导演王晶通过个人社交媒体平台发布了一段视频，在视频中他公开点名并提及了知名演员温兆伦。王晶在视频中声称，温兆伦在多年前与一位女友结束恋爱关系后，曾向对方提出要求，希望其归还两人在交往期间他为女方所花费的金钱。这一说法迅速引发了公众和媒体的广泛关注与讨论。随后，事件当事人温兆伦迅速作出回应，他直接在该视频的评论区进行了公开辟谣。温兆伦的留言态度明确且措辞强硬，他写道：“尊敬的王晶导演，您应该积点口德。” 这番回应不仅直接否认了王晶导演所述内容的真实性，也以委婉却坚定的方式表达了对不实言论的不满，使得这一娱乐圈的争议事件进一步发酵，吸引了更多舆论的目光。