ピーター・ウィアー監督の『目撃者』(1985年)でアーミッシュの若い農夫としてスクリーンデビューして以来、ヴィゴ・モーテンセンのキャリアは安定した演技の連続によって特徴付けられる。
モーテンセンはニューヨークで、グレース・ガンブル(アトキンソン)とヴィゴ・ペーター・モーテンセン、シニアの間で生まれた。 父はデンマーク人で母はアメリカ人、母方の祖父はカナダ人だった。 両親はノルウェーで出会った。 その後、南米に移り住み、ヴィゴー・シニアはベネズエラとアルゼンチンで養鶏場と牧場を経営していた。 その後、チャールズとウォルターという2人の息子が生まれたが、夫婦仲は次第に悪くなっていった。 ヴィゴが7歳のとき、両親は彼をアルゼンチンの山のふもとにある厳しい寄宿学校に入れた。 そして11歳のとき、両親は離婚した。
ヴィゴはウォータータウン高校に通い、優秀な生徒でありスポーツ選手でもあった。 1976年に卒業し、ニューヨーク州カントンにあるセント・ローレンス大学に進学した。 卒業後は、人生の目的を明確にする必要性から、デンマークに移住。 港湾労働者から花売りまで、さまざまな雑用をこなしながら、詩や短編小説を書き始める。 1982年、恋に落ち、長いロマンスと作家としてのキャリアを期待して、恋人を追ってニューヨークへ戻る。 しかし、どちらも叶わなかった。 ニューヨークでヴィゴはウェイターやバーテンダーの仕事を見つけ、ウォーレン・ロバートソンに師事し、演技のクラスを受け始めた。 演劇や映画に出演し、やがてロサンゼルスに移り、コースト・プレイハウスで上演された「ベント」でドラマ・ローグの批評家賞を受賞。 サルベーション!』に出演。 今日はお祈りをしたかい? (1987)に出演し、共演のエクセーヌ・サーベンカと結婚。 二人の間には、ヘンリー・モーテンセンという息子が生まれた。 しかし、約11年間の結婚生活の後、離婚した。
1999年、ヴィゴは何も知らない映画についての電話を受ける。 ロード・オブ・ザ・リング』である。 最初は、息子と離れることになるので、やりたくないと思った。 しかし、本の大ファンであるヘンリーは、この役を断ってはいけないと父に言った。 ヴィゴはこの役を引き受け、すぐに、すでに進行していたプロジェクトに取り掛かった。
批評家たちは、ジェーン・カンピオン監督の『ある女性の肖像』(1996)、ショーン・ペン監督の『インディアン・ランナー』(1991)、ブライアン・デ・パルマ監督の『カーリトズ・ウェイ』(1993)、リドリー・スコット監督の『G.I・ジェーン』(1997)、トニー・スコット『クリムゾンタイド』(1995)、アンドリュー・デイビス『完全なる殺人』(1998)、レイ・ロリガ『La pistola de mi hermano』(1997)、トニー・ゴールドウィン『A Walk on the Moon』(1999)、ピーター・ファレリー『グリーンブック』(2018)
モーテンセンは詩人、写真家、画家としても活躍している。