Dean Cain est le fils de deux acteurs : Sharon Thomas et Roger Tanaka. Il grandit à Malibu, à Los Angeles, où il cotoie Rob Lowe et Sean Penn. Sa mère épouse alors Christopher Cain, réalisateur et producteur indépendant qui va l'elever comme son fils. Diplômé de l'université de Princeton en histoire en 1987, il est le capitaine de l'équipe de foot, mais une blessure va arrêter subitement sa jeune carrière de footballeur. Il se tourne alors vers la comédie. Il enchaine plus de 35 spots publicitaires en 4 ans. Il joue en 1984 dans The Stone Boy, réalisé par son père, Christopher Cain. On le voit ensuite à la télévision dans Beverly Hills en 1990 puis en 1993, il devient célèbre grâce à son rôle de Clark Kent dans la série Lois et Clark. Grâce à ses cachets, Dean a fonder sa propre société de production. Il a aussi crée une emission Off Camera with Dean Cain. On l'a aussi vu dans le film Best Men.