Célèbre Superman des années 90, Dean Cain voit le jour le 31 juillet 1966 dans le Michigan. Ses parents divorcent avant sa naissance et il est élevé par sa mère et son second époux, le réalisateur Christopher Cain.
C’est vers le sport que Dean se tourne d’abord. Le jeune homme s’avère doué sur les terrains, au point qu’on lui propose de nombreuses bourses universitaires. Il en refuse… 17, avant de rejoindre l’université de Princeton où il devient rapidement le capitaine de l’équipe de volley-ball et l’un des meilleurs joueurs de l’équipe de football. Son diplôme d’histoire en poche, il fait ses débuts sur les terrains des Buffalo Bill’s, mais sa carrière dans le football professionnel prend très vite fin à cause d’une blessure au genou.
Dean se tourne alors vers le cinéma et la télévision et se met même à écrire ses propres scénarios. Après avoir joué dans diverses pubs, il décroche le rôle de Clark Kent/Superman dans la série Loïs et Clark : les Nouvelles aventures de Superman aux côtés de Teri Hatcher. La série connaît son heure de gloire pendant les premières saisons, mais s’arrête en 1997 suite à des audiences décevantes pour la chaîne. Depuis, l’acteur se contente majoritairement de seconds rôles dans ses séries ou de premiers rôles dans des téléfilms. Il revient dans le monde des super-héros DC Comics en jouant dans la série Supergirl dès 2015.
Côté vie privée, il est en couple avec l’actrice Samantha Torres depuis de nombreuses années. Ils ont un fils, Christopher, né en 2000.