Cem Yılmaz'ın anne tarafı Yunanistan'ın Selanik kentinden göç etmiş, baba tarafı ise Sivas'ın Gürün ilçesinin Eskihamal köyündendir. 23 Nisan 1973 tarihinde İstanbul'da doğdu. İlköğrenimini Mehmet Âkif İlkokulu'nda tamamladı. Ortaokulu Bahçelievler Kâzım Karabekir Ortaokulu'nda tamamladıktan sonra, Etiler Otelcilik ve Turizm Meslek Lisesi'nden mezun oldu. Boğaziçi Üniversitesi'nin turizm işletmeciliği bölümüne kaydoldu, ancak eğitimini yarım bıraktı.[1]

Karikatüre olan ilgisi ve yeteneği sayesinde üniversite yıllarında Leman mizah dergisinde çalışmaya başladı. İlk gösterisini dergide çalıştığı yıllarda, dergi binasının en alt katında açılan Leman Kültür Merkezi'nde gerçekleştirdi. Sonrasında Beşiktaş Kültür Merkezi'nde sahne almaya başladı ve burada düzenlediği gösteriler ile adını duyurdu. 1995 yılında Özlem Tekin'in çıkardığı Kime Ne albümünün bir şarkısının klipinde rol almıştır.

Sinemaya girişi
Cem Yılmaz, 1998 yılında yönetmenliğini Ömer Vargı'nın yaptığı Her Şey Çok Güzel Olacak isimli filmle oyunculuk mesleği ile tanıştı ve kamera arkasına adım attı. Bu filmin ardından 2000 yılında Yılmaz Erdoğan'ın Vizontele başlıklı filminde de rol aldı.

İçlerinde Türk sinemasının en çok seyredilen filmleri arasına girmiş olan G.O.R.A., A.R.O.G, Hokkabaz ve Yahşi Batı gibi yapımların da bulunduğu on filmde rol aldı ve üç filmde seslendirme sanatçısı olarak çalıştı.[2]

Askerliğini 2001'de MEBS Okulu ve Eğitim Merkezi'nde 18 ay yapmıştır.[3] Askerliği sırasında Balkan ülkelerinde görevli askerî personele stand-up gösterileri yapmıştır.

Sinema alanındaki çalışmalarının yanı sıra sahne gösterilerini de devam ettirdi; her biri kapalı gişe oynayan dört ayrı stand-up gösterisi gerçekleştirdi, Borusan İstanbul Filarmoni Orkestrası iş birliği ile özel konserler kapsamında orkestraya iki kez şeflik yaptı ve üniversite ziyaretlerinin birleşiminden oluşan bir DVD çıkardı.[4]

Kariyeri boyunca birçok markanın reklam yüzü oldu, aralarında Panasonic, Telsim, Opet, Türk Telekom, Türkiye İş Bankası, Doritos, Hepsiburada gibi markaların yer aldığı firmalar için reklam kampanyalarına imza attı. Karikatürlerinin yer aldığı bir kitap ve üç filminin senaryolarının kitaplaştırılmış hâli de okurların yoğun ilgisini çekti.[5]

Sadri Alışık Ödülleri'nde,[6] 4. Yeşilçam Ödülleri'nde[7] ve Brüksel Uluslararası Bağımsız Film Festivali'nde en iyi erkek oyuncu[8] ödülüne layık görüldü.

2014'te StandartCY adlı gösterisiyle sonbaharda Amerika turnesine çıktı. Yer aldığı film Deli Aşk, 10 Mart 2017 tarihinde vizyona girdi.

2019'da gerçekleştirilen mülakatlardan birinde Cem Yılmaz Karakomik Filmler dizisini ve Erşan Kuneri'yi kastederek "Filmler ve dizimi çekerken eski günlerin hatırına bir stand-up yapmayı planlıyorum." dedi. Diamond Elite Platinum Plus başlıklı gösterisi için 2020-2021 yılları arası sahneye çıktı.