Gong Yoo è nato a Pusan ed è laureato in teatro all'Università Kyung Hee.[2] Debutta con il nome d'arte Gong Yoo a ventun anni come video jockey per Mnet nel 2000, mentre nel 2001 recita nel serial televisivo Hakgyo 4.[3][4] Successivamente, Gong ricopre diversi ruoli di supporto in film drammatici e presenta il programma musicale Music Camp nel 2004.
Il 14 gennaio 2008 inizia il servizio militare di leva, che conclude l'8 dicembre 2009.[10][11] Fa il ritorno sulle scene con la commedia romantica Kim Jong-uk chatgi, pellicola di medio successo al botteghino in Corea.[12][13] Avvia e continua la produzione di un adattamento teatrale del romanzo Dogani di Gong Ji-young, regalo della scrittrice per le attività di pubbliche relazioni svolta durante la leva.[14][15] Dopo l'uscita il 22 settembre 2011, il film suscita l'indignazione pubblica[16] e porta alla riapertura delle indagini sugli incidenti su cui si basano il romanzo ed il film. La richiesta pubblica di riforma legislativa raggiunge l'Assemblea nazionale, dove una legge contro i crimini sessuali contro minori e disabili, soprannominata "legge Dogani", viene approvata alla fine di ottobre 2011.[17]
Gong Yoo recita poi al fianco di Lee Min-jung nella serie commedia romantica Big scritta dalle sorelle Hong.[18] Sebbene il drama venga inizialmente ben accolto, in seguito viene pesantemente criticato per il finale.[19]
Nel 2013 torna sul grande schermo dopo una pausa di due anni nel film Yong-uija.[20] A novembre viene nominato rappresentante speciale del Fondo delle Nazioni Unite per l'infanzia (UNICEF) in Corea, in concomitanza con la celebrazione del 24º anno dell'adozione della Convenzione internazionale sui diritti dell'infanzia (CRC). Dopo la nomina, visita paesi in tutto il mondo per sensibilizzare la situazione dei bambini nei paesi sottosviluppati.[21] Il 7 luglio 2014, Gong Yoo viene nominato ambasciatore del National Tax Service, prendendo parte a campagne che incoraggiavano il pagamento di imposte oneste.[22]
Nel 2016 Gong registra nuovi picchi nella carriera grazie a diversi successi consecutivi,[23] prima con il melodramma Namgwa yeo, poi con l'horror Train to Busan, che supera 11 milioni di spettatori in Corea del Sud,[24] e infine con L'impero delle ombre, che supera i 6 milioni di spettatori in due settimane.[25] A dicembre torna alla televisione nel serial drammatico fantasy Sseulsseulhago challanhasin - Dokkaebi di Kim Eun-sook, interpretando il dokkaebi del titolo.[26] Il drama è un grande successo e Gong vince il premio come miglior attore ai Baeksang Arts Award.[27]
Nel 2021 raggiunge il massimo successo grazie alla serie tv record Squid Game dove interpreta il ruolo "dell'assoldatore" ai giochi (notissima la scena del gioco del Ddakji).[28]
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