ДеХан родился 6 февраля 1986 года в городе Аллентаун, штат Пенсильвания, в семье Джеффа Дехана и Синтии Боша. У ДеХана есть старшая сестра, Меган, и племянник, Эддисон.

Он закончил Emmaus High School, а затем University of North Carolina School of the Arts. Эпизодические роли в «Закон и порядок: Специальный корпус» и A.K.A.: It’s a Wiley World! не принесли ему популярности, но дали хороший старт зарождающейся актёрской карьере. Следующим проектом стал отмеченный «Золотым глобусом» сериал «Пациенты», где партнером Дехана был знаменитый Гэбриэл Бирн.

Именно тогда началась настоящая творческая жизнь ДеХана. Критики с восторгом приняли его безупречную игру, а режиссёры заинтересовались молодым и перспективным актером. Он получил роль в сериале «Настоящая кровь», дебютировал на Бродвее в постановке American Buffalo, приступил к съемкам двух связанных друг с другом фильмов «Фактор риска» и «Тень из прошлого», в которых сыграл пусть не главную, но вполне весомую роль. Плюсом к двум предыдущим фильмам в 2010 году выходят «Амиго» и The Layla Project, хотя ДеХан в них тоже сыграл далеко не основных персонажей.

В 2011 году он получил главную роль в фантастическом триллере «Хроника», нашедшем положительный отклик у зрителей. После этого фильма Дехан проснулся знаменитым. На него как из рога изобилия посыпались роли в фильмах с мировыми знаменитостями, такими как Том Харди, Риз Уизерспун, Колин Ферт, Райан Гослинг, Брэдли Купер, Роуз Бирн, а также Дэниел Рэдклифф. В 2014 году сыграл главную роль в клипе группы Imagine Dragons на песню I Bet My Life.

12 мая 2015 года Люк Бессон на своей страничке в Facebook написал, что пригласил Дэйна ДеХана на главную роль в свой будущий фильм «Валериан и город тысячи планет».



ДеХан и Анна Вуд встречались почти 6 лет, а в 2012 году зарегистрировали отношения. 2 апреля 2017 года у пары родилась дочь Боуи Роуз ДеХан.