佟夢實出生于江蘇省徐州市，在身為體育運動員的父親影響下而投身體育事業(yè)，成為國家二級運動員?[10]其體育特長是短跑100米 。

佟夢實大學(xué)就讀于中國礦業(yè)大學(xué)；在校期間，他參加了學(xué)校的各類文藝演出，并但任了學(xué)校社聯(lián)副主席、文藝部部長、誦讀協(xié)會副會長等；此外，他不僅在朋友的“慫恿”下，與他們一起拿起行囊，耗時一個月，徒步去了拉薩，還與學(xué)校社團一起堅持在暑假期間去山區(qū)義務(wù)支教。之后，他還作為模特參與拍攝了多本青春雜志、微電影及廣告片，其中則包括了與李易峰合作拍攝的某電商代言廣告 。

2014年7月，出演浙江衛(wèi)視生存真人秀節(jié)目《起航吧，少年》，經(jīng)過半個月的培訓(xùn)，最終與徐浩、鄔帆帆、宋雅卓、尹淇、崔碩獲得登船錄制節(jié)目的資格。

2015年10月，出演湖南衛(wèi)視校園紀(jì)實節(jié)目《一年級·大學(xué)季》；并與佟大為、黃志忠、袁姍姍等合唱主題曲《新生》，從而正式進入演藝圈 ；12月31日，與邵明明以互動嘉賓的身份參加湖南衛(wèi)視跨年晚會。

2016年1月1日，以“天天小兄弟”成員身份，加入湖南衛(wèi)視娛樂脫口秀節(jié)目《天天向上》；1月9日，與袁姍姍、邵明明、呂紹聰、趙順然出演金鷹卡通衛(wèi)視險闖關(guān)節(jié)目《瘋狂的麥咭第三季》，挑戰(zhàn)石頭城 ；6月，與宋蕓樺、官鴻合作主演青春偶像網(wǎng)絡(luò)劇《別那么驕傲》，飾演智商爆表，愛情商數(shù)基本為零，性格上霸道獨立的學(xué)霸“何之洲”；7月31日，參演的電視劇《誅仙青云志》在湖南衛(wèi)視播出，在劇中飾演秦?zé)o炎；9月，主演年度青春熱血系列劇《玄門大師》，飾演熱血少俠張陵一角；12月，與袁冰妍、張子文、鄭媛元、聶聞遠合作主演青春勵志劇《青春二月當(dāng)艷陽》，在劇中飾演風(fēng)流瀟灑、桀驁不馴卻又身患奇特失憶癥的男主角霍彬。

2017年6月，主演青春偶像劇《熱血狂籃》。12月27日，《艷骨》登錄優(yōu)酷平臺 ，小狼狗人設(shè)引發(fā)熱議，

2018年1月，獲2018FEIA泛娛樂與大消費時代暨時尚娛樂消費影響力年度頒獎禮2017年度風(fēng)尚潛力男演員獎。5月16日，主演的青春偶像劇《熱血狂籃》播出。5月21日，主演的玄幻電視劇《玄門大師》在愛奇藝上線播出。12月，參演的電視劇《新神雕俠侶》殺青，在劇中飾演楊過。

2019年1月19日，參演的電視劇《皓鑭傳》在中國大陸播出，在劇中飾演嬴政。3月1日，參加的微綜節(jié)目《不如冒險》第一季開機。10月11日，參加的導(dǎo)演選角真人秀《演員請就位》在騰訊視頻播出。10月12日，參加青春體娛跨界類型節(jié)目《超新星全運會第二季》。11月26日，參演的電視劇《慶余年》在騰訊視頻和愛奇藝播出，在劇中飾演五竹。同年，參演電視劇《皎若云間月》，在劇中飾演容景。

2020年1月，參演都市青春勵志愛情劇《你是我的永恒星辰》，在劇中飾演陸宇恒。8月8日，主演的電視劇《拜托了!8小時》開機，在劇中飾演葉天。

佟夢實俊秀明朗的臉部弧線酷似謝霆鋒，他具有帥氣的外表和充滿青春的性格，是從畫中走出來的美男子，只是與畫照中刻畫的靜態(tài)花美男形象不同，現(xiàn)實生活中的佟夢實是名副其實的“火石”，在《一年級·大學(xué)季》節(jié)目中，讓觀眾看到的是一個為保護同學(xué)敢于頂撞學(xué)長的叛逆學(xué)生形象，同時也看到了一個拒簽學(xué)生手冊的情義少年形象?新華網(wǎng)評）。

在網(wǎng)絡(luò)劇《別那么驕傲》中，佟夢實飾演的何之洲人物性格鮮明，他憑借帥氣的外表和爆發(fā)的演技獲得觀眾的支持，而其為人謙遜、虛心好學(xué)的品質(zhì)也得到劇組工作人員的一致好評。在網(wǎng)絡(luò)劇《艷骨》中，佟夢實在演繹“掠影”這個角色時，把死士外表冷冽與內(nèi)心懵懂無措兩者之間的矛盾細(xì)致的刻畫了出來，被觀眾稱贊“顏值與實力俱佳”。經(jīng)過多部劇集磨煉的佟夢實，把這樣一個難以把握的角色表演出了豐富的層次，不僅得到了觀眾的認(rèn)可，也證明了其演技日趨成熟（網(wǎng)易評）。