金世佳出生于上海,从小练习游泳,曾经是一名游泳运动员。2002年获得第12届上海市运动会100米自由泳第三名。2003年获得全国青年游泳锦标赛100米自由泳银牌。2005年考入上海戏剧学院表演系本科。
金世佳2008年,参演首部电视剧《加油！网球王子》,在剧中饰演黑羽；同年与娄艺潇等人合作主演电视剧《爱情公寓》,在剧中饰演单纯善良,智商超高的网站程序员陆展博。2011年,排演《填字荒》,《单身公寓2011》等多部话剧；7月,出演《爱情公寓3》,再次饰演陆展博。2012年5月,根据韩寒小说改编的话剧《1988：我想和这个世界谈谈》在上海首演,金世佳本色出演主人公路子野；8月,参演由郭敬明小说改编的电视剧《小时代》,饰演卫海；11月,出演电视剧《火线英雄》,在剧中饰演消防兵张志刚；拍摄《爱情公寓4》,再次饰演陆展博。2013年10月,与李沁等合作出演古装偶像轻喜剧《极品新娘》,在剧中饰演痴心憨夫沈柏南；11月27日,主演的都市网络剧《极品女士第二季》播出《神犬小七》艾亮2014年3月,拍摄电影《一个勺子》,在剧中饰演勺子；7月25日,主演的青春搞笑网络剧《球爱酒吧》播出；9月7日,担纲男一号的电视剧《美人制造》在湖南卫视“青春星期天”剧场周播,创首播最高收视纪录,他在剧中饰演大唐第一美容圣手贺兰钧；10月1日,第51届台湾电影金马奖入围名单揭晓,电影《一个勺子》获得最佳剧情片在内的5项提名；11月,参演电视剧《神犬小七》,饰演男主角艾亮。2015年4月,电影《致青春·原来你还在这里》开机,金世佳在片中饰演周子翼；8月,参演漫威电影《美国队长3》；11月13日,周迅监制电影《陪安东尼度过漫长岁月》上映,饰演方杰；20日,电影《一个勺子》全国公映,金世佳在影片中饰演勺子；12月12日,参加浙江卫视《西游奇遇记》,并扮演“唐僧”一角。2017年2月23日,出演的都市情感剧《云巅之上》播出；5月,与小S,林志玲共同主演蔡康永导演的喜剧电影《“吃吃”的爱》上映,在剧中饰演男主角“扣子”。同年,出演田沁鑫导演的话剧《狂飙》,饰演田汉一角。2018年1月18日,主演的奇幻爱情剧《幸福,近在咫尺》播出；随后,参加《我就是演员》。同年,与柴碧云,李茂等合作主演的电视剧《我们的四十年》播出,在剧中饰演一个从小生活在北京胡同儿的地道“北京小爷”冯都。2019年5月,出演电影《八岁的爸爸》；8月30日,与梁家辉,魏晨等合作主演的电影《深夜食堂》上映；9月26日,与啜妮合作主演的密室探案网剧《上锁的房间》首播；10月4日-6日,与余皑磊,阿云嘎主演话剧《威尼斯商人》。2020年7月6日,与张铭恩,王紫璇,陈芋米主演的民国探案剧《河神2》在爱奇艺播出；7月14日,与关晓彤,牛骏峰,卜冠今,李庚希等主演的电视剧《二十不惑》在爱奇艺播出,剧中饰演周寻；8月19日,友情出演的都市情感悬疑剧《摩天大楼》播出；12月11日,友情出演的喜剧电影《沐浴之王》全国公映。2021年5月1日,其主演的犯罪动作电影《扫黑·决战》上映；5月20日,参演的爱情片《我要我们在一起》上映。2022年3月6日,特别主演的罪案推理短剧集《猎罪图鉴》在爱奇艺和腾讯视频上线；8月17日,参演的电视剧《二十不惑2》播出,再次饰演周寻；9月5日,特别主演的都市女性话题剧《她们的名字》播出,在剧中饰演覃天；同年,特别主演了都市医疗话题剧《赤子之心》,在剧中饰演性格直率冲动的心外科医生林逸；12月24日,特别主演的电影《想见你》上映,在片中饰演杨皓；12月29日,与杨紫,范丞丞主演的青春励志剧《要久久爱》开机。2023年4月,领衔主演的电视剧《利剑玫瑰》官宣开机,7月14日,该剧杀青。10月20日,主演的电影《最好的相遇》上映,饰演医生曹卢医。10月7日,特别主演的电视剧《问心》播出。《爱情公寓》陆展博《美人制造》贺兰钧《极品新娘》沈柏楠
2023年10月,金世佳在参加一场婚礼时被问到身边的小朋友是不是他儿子,金世佳点头表示承认。