Кан Донвон родился 18 января 1981 года в Пусане, жил и учился в Чхангвоне провинции Кенсан-Намдо. Отец Донвона, Кан Чхольу, по специальности был инженером, а позже вице-президентом корейской компании по судостроительству и тяжёлой промышленности «SPP Heavy Industries». Семья Кана поначалу испытывала финансовые трудности, и Чхольу приходилось подрабатывать в колледже на неполную ставку, чтобы ещё оплачивать учёбу сына. Кан Донвон окончил факультет машиностроения университета в Ханьяне по специальности инженер-механик. В южнокорейской телепередаче «Seamy Entertainment Talk Pumpkin Seed» от 18 августа 2015 года сообщается, что Кан Донвон имеет IQ 137.
В 2000 году, когда Кан был студентом первого курса, его заметил на улице модельный агент. Так началась его модельная карьера. Кан появлялся на подиуме в Париже для коллекций прет-а-порте компаний DKNY, Gucci и Hugo Boss и многих других производителей модной одежды, а также в коллекциях Сеульской ассоциации моды SFAA. После съёмок в музыкальном клипе Чо Сонмо «Я клянусь» Кан начал брать уроки актёрского мастерства. Впервые Кан дебютировал на телевидении в 2003 году в сериале «Деревенская принцесса», сыграв врача с региональным диалектом, и в сериале «Что-то около 1 %» сыграв внука главы крупной корпорации. В 2004 году Кан впервые сыграл роль в полнометражном фильме «Слишком красива, чтобы лгать».
Далее он появился в фильме «Искушение волков», экранизация подросткового интернет-романа Квиёни. Роль Чон Тхэсона в фильме принесла Кану популярность в других азиатских странах, в том числе в Японии. Следующими ролями были фильм «Чистый четверг», в котором он играет заключенного, ожидающего смертную казнь, и фильм «Голос убийцы», где голос похитителя принадлежит Кану. Две его совместные работы с режиссёром Ли Мёнсе в фильмах «Дуэлянт» и «М» укрепили статус Кана как одного из лучших молодых актёров корейского кинематографа. В 2010 году он сыграл вместе с опытным актёром Сон Ганхо в шпионском фильме «Секретное воссоединение». Фильм стал одним из крупнейших корейских кассовых хитов 2010 года, было продано более 5 миллионов билетов. Последним проектом Кана перед зачислением в армию был психологический триллер «Призраки».
