寇世勋毕业于世界新闻专科学校广播电视科，在校期间寒、暑进入电视台打工，担任临时演员一年与特约演员半年。
1976年，大学毕业后成为中国电视公司基本演员。直到参演中视连续剧《纯纯的爱》，才开始扮演男主角。
1984年，与沈时华、张佩华共同主演爱情剧《昨夜星辰》。随后与沈海蓉主演民国爱情剧《一剪梅》饰演男主角赵时俊，该电视剧在1988年被大陆引进，是第一部引进大陆的台湾电视剧。同年蝉联由民间杂志举办之观众票选“最佳电视男演员”与“最受欢迎男演员”两奖。
1987年，在施思、姜厚任主演的古装剧《珍珠传奇》中饰演安禄山麾下大将冯立。
1988年，与张晨光联合主演赖水清执导的电视剧《情义无价》，在剧中饰演钟凯强。
1990年，荣获“中国文艺协会”颁发的戏剧、电视类表演奖和第8届中国电视金鹰奖特别奖。
2000年，开始进入中国内地拍戏，在赵宝刚、汪俊执导的爱情剧《像雾像雨又像风》中首次出演反派。随后与周迅、归亚蕾、黄磊共同主演李少红执导的家庭伦理剧《橘子红了》，凭借在剧中饰演的”容耀华“一角获新加坡第七届亚洲电视大奖最佳男演员。
2001年起，与王姬、高圆圆等联袂主演了古装悬疑剧《护国良相狄仁杰》三部曲，在剧中饰演神探“狄仁杰”。
2003年，与吴樾、许亚军主演公安悬疑剧《玫瑰花开》饰方其东。在刘涛、保剑锋主演的古装功夫喜剧《永乐英雄儿女》中饰朱棣。
2004年，与程前、刘小峰主演侦探悬疑剧《上海风云》饰上海滩大亨“叶鑫魁”。与张定涵、郑家榆主演都市生活剧《别在梦醒之前离开我》。与孙红雷、叶童、张定涵主演抗日剧《刀锋1937》。
2005年，与潘虹、曹曦文主演传奇时代剧《行走的鸡毛掸子》饰耿佩奇。在黄少祺、秦岚主演的电视剧《第一茶庄》中饰赵如海。
2006年，与朱茵、吴庆哲主演王晶执导的爱情剧《暴雨梨花》，在剧中饰演上海银行家“尔连城”。
2007年，参演杨念生、高鑫主演的“茶文化”古装剧《铁观音传奇》。与明道、李曼、徐熙颜主演电视剧《梦幻天堂》，饰上海滩股票大亨“陈建廷”。与吴京安、杨幂主演历史剧《大秦直道》饰秦始皇。领衔主演都市情感剧《最后的谎言》。
2008年，与尤勇、冯绍峰主演功夫动作剧《虎山行》饰江湖四大高手之南拳“容沧海”。
2010年，与冯绍峰、隋俊波主演励志亲情剧《天涯赤子心》饰男主角郑世贤的父亲“郑永昌”，并出任该剧的艺术指导。同年首次与儿子寇家瑞共同出演电视剧《瑰宝1949》。
2011年，在刘涛、李宗翰主演的古代传奇题材剧《景德镇》中饰张昌德。同年在历史剧《隋唐英雄》中饰演隋文帝。
2012年，出演根据小说《扶桑》改编的电视剧《风雨唐人街》。
2013年，参演张娜拉、霍政谚主演的年代传奇剧《红轿子》。同年在悬疑谍战剧《九死一生》中饰演黑帮老大。
2014年，出演以滇缅公路为题材的电影《情比山高》。6月14日，寇世勋与王晓、梁宏达以及刘岩等人共同参加某节目并担任评委。同年返台参与电影《大囍临门》演出。
情感婚姻
寇世勋和太太崔瑶琪自小是同学，可谓“青梅竹马”，1982年1月两人结婚。他的“红颜爱人”许黎丹是健美小姐，崔瑶琪、许黎丹两人同住一户，只分楼上楼下，和平共处多年，寇世勋共有4个孩子，大儿子寇家瑞也是演员。
健康状况
2010年8月22日，寇世勋因患小中风在医院做精密检查，但病情并不严重，只是讲话有点大舌头。
个人奖项
金钟奖
电视剧中寇世勋的“冷面”给人印象极深，他似乎从来不笑。无论是《一剪梅》中陷于家族世仇和爱情恩怨中的赵时俊，还是《昨夜星辰》中善良、朴实、正义的“大老粗”吴应强，抑或是《情义无价》中玩世不恭的富家子弟钟凯强，无一例外的不露笑脸，冷面人世，而现实生活中的他对人多是报以微笑的。