Ian è nato a Covington, Louisiana l'8 Dicembre 1978. Suo padre, Robert Somerhalder, è un imprenditore edile di origini anglo-francesi e sua madre, Edna, di origini irlandesi e Choctaw, è cresciuta in una fattoria nello stato del Mississippi.
Ian dice che la recitazione è l’unico modo che ha l’uomo per entrare in contatto con i suoi veri sentimenti e la proprie motivazioni.
Quando ancora frequentava il liceo cominciò l'attività di modello, trasferendosi a New York all'età di 17 anni. Contemporaneamente cominciò anche a dedicarsi alla recitazione, sotto la guida di William Esper.
La prima vera esperienza e notorietà arrivò col telefilm The Young Americans (2000) e successivamente con il film prodotto da MTV Anatomy of a Hate Crime (2000). Nel 2001 entrò nel cast del film L'ultimo sogno. Altri film in cui ha partecipato sono stati Changing Hearts (2002) e nella pellicola del regista Roger Avery, Le regole dell'attrazione.
Sempre riguardo le serie TV, Somerhalder ha avuto un ruolo importante nella terza stagione di Smallville (2003-2004) interpretando per sette episodi il personaggio di Adam Knight, un ragazzo dal passato oscuro che entra nella vita dei protagonisti.
È diventato noto principalmente come uno degli interpreti della serie televisiva Lost.