Cem Yılmaz, 23 Nisan 1973 senesinde İstanbul’da dünyaya geldi. İlkokulu Mehmet Akif İlkokulu’nda bitirdi. Ortaokulda Bahçelievler Kazım Karabekir Ortaokulu’nu, sonrasında da Etiler Anadolu Otelcilik ve Turizm Meslek Lisesi ve Boğaziçi Üniversitesi Turizm ve Otel Yönetimi bölümünü bitirdi.
Cem Yılmaz, Karikatüre olan ilgisi ve kabiliyeti aracılığıyla üniversite senelerında Leman isimli mizah dergisinde çalışmaya başladı. İlk gösterisini dergide çalıştığı senelerda, Leman Kültür Merkezi’nde gerçekleştirdi. Daha sonra Beşiktaş Kültür Merkezi’nde sahne almaya başladı ve burada gerçekleştirdiği gösteriler ile adını duyurmayı başararak günümüze kadar toplamda 4.000’den fazla kez sahneye çıktı.
1998 senesinde Mazhar Alanson ile birlikte oynadığı, Her Şey Çok Güzel Olacak adlı sinema filmiyle oyunculuğa başlayan Cem Yılmaz, G.O.R.A, Yahşi Batı, Hokkabaz, A.R.O.G gibi bir çok filmin konusunu yazıp bunun yanı sıra oyunculuk yaptı.
Cem Yılmaz, Sinema bölgesindeki çalışmalarının bunun yanında sahne gösterilerini de sürdürerek, her biri kapalı gişe oynayan 4 ayrı stand up gösterisi gerçekleştirdi. Borusan İstanbul Filarmoni Orkestrası işbirliği ile özel konserler kapsamı içinde orkestraya 2 kez şeflik yaptı ve üniversite ziyaretlerinin birleşiminden bir araya gelen bir DVD çıkardı.
Cem Yılmaz, Kariyeri boyunca bir çok markanın reklam yüzü oldu, aralarında Opet, Türk Telekom, Türkiye İş Bankası, Doritos gibi büyük markaların olduğu firmalar için başarılı reklam kampanyalarına imza attı. Karikatürlerinin olduğu bir kitap ve 3 filminin senaryolarının kitaplaştırılmış hali de okurların yoğun ilgisini çekti.
Sadri Alışık Ödülleri En İyi Erkek Oyuncu Ödülü, 4.Yeşilçam Ödülleri En İyi Erkek Oyuncu Ödülü ve Brussels Uluslararası Bağımsız Film Festivali En İyi Erkek Oyuncu Ödülü gibi ödüllerin de dahil olduğu çeşitli ödüllere layık görüldü.
2012’de Ahu Yağtu ile evlendi. 31 Aralık 2013 tarihinde Ahu Yağtu ile boşanan Cem Yılmaz’ın evliliğinde Kemal adında bir oğlu var.
2013 senesinde Yahşi Çin ve CM101MMXI Fundamentals filmleri çeken Cem Yılmaz, 2014 senesinde Russel Crowe’un yönetmenlik yaptığı The Water Diviner filminde rol alacak.
1997 Her Şey Çok Güzel Olacak
2001 Vizontele
2004 G.O.R.A.
2005 Ramon
2005 Organize İşler
2006 Hokkabaz
2008 A.R.O.G
2010 Yahşi Batı
2010 Av Mevsimi
2010 Zefir
2011 Bifo & Cmylmz
2012 Magnifica Presenza
2012 Yahşi Çin
2013 CM101MMXI Fundamentals
2014 The Water Diviner