Teljes neve Daniel César Martín Brühl González Domingo. Barcelonában született német és spanyol szülők gyermekeként. Apja, Hanno Brühl tévéigazgató, anyja tanárnő. Van egy fiú- és egy lánytestvére. Kevéssel születése után a család Kölnbe költözött, ahol később Daniel a Dreikönigsgymnasiumban tanult. Német, spanyol, katalán, angol és francia nyelven beszél.
Filmes pályafutását 1995-ben kezdte: utcagyereket alakított a Verbotene Liebe című produkcióban. A nemzetközi színtérre a Goodbye, Lenin! Alex Kernereként lép 2003-ban. Ugyanebben az évben Shooting Starként vett részt a Berlinalén.
Tehetségét Európai Filmdíjjal, több német filmes kitüntetéssel, és egy Goya-jelöléssel jutalmazták.