DeHaan wurde 1986 (nach anderen Quellen 1987) in Allentown, Pennsylvania, geboren und wuchs zusammen mit einer älteren Schwester in der Dorfgemeinde Zionsville in bürgerlichen Verhältnissen auf.[2] Sein Vater ist Informatiker und seine Mutter arbeitet für einen lokalen Möbelhersteller.
DeHaan besuchte die Highschool im nahegelegenen Emmaus. Schon in früher Kindheit begeisterte er sich für das Schauspiel und trat im Kindertheater in verschiedenen Inszenierungen auf.[2] Später besuchte er die University of North Carolina School of the Arts, wo er sein Schauspielstudium 2008 abschloss.[3]
In The Amazing Spider-Man 2, dessen Dreharbeiten von Februar bis Juni 2013 stattfanden, spielte DeHaan Harry Osborn, den Freund und Gegenspieler von Andrew Garfields Spider-Man, welcher gegen Filmende zum schurkischen Green Goblin mutiert.
2016 spielte er in dem zu großen Teilen in Deutschland gedrehten Gore-Verbinski-Mysterythriller A Cure for Wellness die Hauptrolle des jungen, ambitionierten Bankers Lockhart, der den Firmenchef Pembroke aus einem Wellness-Resort in den Schweizer Alpen zurück nach New York holen soll.
Dane DeHaan ist seit 2012 mit der Schauspielerin Anna Wood verheiratet, mit der er seit 2006 zusammen ist.[4] Das Paar lebt derzeit in Williamsburg, einem Stadtteil von Brooklyn.