1981年、埼玉県生まれ。2000年にバンドSAKEROCKを結成。2003年に舞台『ニンゲン御破産』をきっかけに大人計画に所属。10年に1stアルバム『ばかのうた』、11年に2ndアルバム『エピソード』を発表。13年発売の3rdアルバム『Stranger』はオリコンウィークリーチャート2位を記録。また、2014年にリリースした初のライブ映像作品『STRANGER IN BUDOKAN』は、Blu-ray、DVD両音楽部門でウィークリー1位を獲得、第7回CDショップ大賞2015のライブ映像賞を受賞。その後、初の横浜アリーナ単独公演、2日間を収録したBlu-ray＆DVD『ツービート IN 横浜アリーナ』をリリース。2015年5月にリリースしたシングル『SUN』（ドラマ『心がポキッとね』主題歌）が、オリコンウィークリーシングルチャートにおいて自己最高となる2位、各配信チャートで軒並み1位を記録するなど大ヒット中。8月には弾き語りソロライブ「星野源のひとりエッジ in 武道館」を開催、2日間でのべ26000人を動員した。

俳優として13年には初主演映画『箱入り息子の恋』、映画『地獄でなぜ悪い』(園子温監督)、アニメ映画『聖☆おにいさん』に出演し、第37回日本アカデミー賞新人俳優賞など多数受賞。作家として著書『蘇える変態』、『働く男』、『そして生活はつづく』、『星野源／雑談集１』を刊行。現在、ダ・ヴィンチでエッセイ「いのちの車窓から」を連載、またテレビブロスで連載中の細野晴臣との対談「地平線の相談」が15年3月28日に書籍化、9月2日には『働く男』が文庫化された。10月からは金曜ドラマ『コウノドリ』（TBS）に出演するなど、音楽家・俳優・文筆家として、幅広い分野で活動中。

2016年10月より放送中の火曜ドラマ『逃げるは恥だが役に立つ』出演。
主題歌「恋」はダウンロードランキングでも上位となっております。