Nasce a Bologna il 27 marzo 1980, figlio di Carla e Giovanni Cremonini, professoressa di lettere lei, e dietologo lui. Fin da piccolo inizia a studiare pianoforte. A 11 anni riceve in regalo il primo disco dei Queen, gruppo che lo porta ad abbandonare lentamente la passione per la musica classica per dedicarsi totalmente al mondo del pop/rock. La sua particolare attitudine per la scrittura si manifesta invece verso i 14 anni, annotando brevi racconti, poesie e canzoni su un quaderno. Nel 1996, assieme ad alcuni amici e compagni di classe, costituisce un gruppo chiamato Senza Filtro, con i quali si esibisce in feste e locali del circuito bolognese. Alla fine del 1996 incontra Walter Mameli, che da allora diventa il suo produttore artistico e manager. Nel 1999 fonda i Lùnapop e il 27 maggio esce in radio "50 Special", più di centomila copie vendute in soli tre mesi. Fa poi il suo debutto in radio "Un giorno migliore". Ma è quando esce l'album "... Squérez?" (30 novembre 1999) che i Lùnapop diventano un fenomeno. L'album è una raccolta delle canzoni scritte da Cesare tra i suoi 15 e 18 anni. Nell'aprile del 2000 viene pubblicato il terzo singolo "Qualcosa di grande", con cui il gruppo vince il Festivalbar 2000. Dal 1999 al 2001 la band pubblica quattro singoli di grandissimo successo diventando il più grosso fenomeno generazionale della musica italiana di fine/inizio secolo e vendendo oltre un milione e mezzo di copie. Il definitivo successo viene celebrato con una diretta televisiva della Rai di un concerto tenutosi a Roma.
Ma presto il progetto si arena davanti pressioni e interessi esterni, di fronte ai quali non tutti reggono. Cesare cerca di sottrarsi a questa difficile tensione misurandosi per la prima volta con un set cinematografico, interpretando il ruolo di protagonista nel film Un amore perfetto. Nel 2002 Cesare pubblica il suo primo album da solista, "Bagùs". L'album rimane per 15 settimane nella top 50 dei dischi più venduti in Italia vincendo 4 dischi d'oro e vendendo più di 250.000 copie. Il 10 giugno 2005 pubblica il suo secondo album da solista, "Maggese". Le registrazioni del disco avvengono tra gli studi Abbey Road e gli Olympic Studios di Londra. Nell'ottobre 2005 intraprende il Maggese Theatre Tour, un tour teatrale con la London Telefilmonic Orchestra. Il 24 novembre 2006 viene pubblicato il primo live di Cesare Cremonini dal titolo "1+8+24". Nel 2007 vengono pubblicati suoi articoli sui quotidiani Corriere della Sera, La Repubblica e Il Resto del Carlino. La Fazi Editore pubblica il libro I nostri ponti hanno un'anima, voi no - Lettere ai politici con interventi di vari intellettuali, concludendo con una pesante requisitoria di Cremonini sui politici dei giorni nostri.
Il 26 settembre 2008 viene pubblicato il suo quarto album, intitolato "Il Primo Bacio Sulla Luna". A dieci anni dall'uscita di "50 special", esce il primo libro di Cesare (edito da Rizzoli) intitolato "Le ali sotto ai piedi". Nel libro Cesare narra la sua storia, in un'atmosfera che racchiude tutto l'incanto di una fiaba in cui il protagonista, superando le difficoltà della vita di tutti i giorni, riesce a realizzare i suoi sogni. Il 16 maggio 2009 riceve il premio History alla carriera ai TRL Awards. Anticipato dal singolo Mondo, brano che vede la partecipazione di Jovanotti, il 25 maggio 2010 viene pubblicata la sua prima raccolta di successi, dal titolo "1999-2010 The GreatestHits". Nel disco vi sono più di venti canzoni pubblicate in dieci anni di carriera, tra cui il secondo inedito Hello!. "1999-2010 The GreatestHits" mantiene salda la sua presenza nella classifica dei dischi più venduti e conquista il disco di platino. Il 21 Dicembre 2010 "Mondo" viene eletta "miglior canzone dell'anno" da iTunes e risulta essere la canzone più trasmessa dalle radio durante tutto il 2010. A gennaio Cesare è chiamato da Pupi Avati a rivestire il ruolo da protagonista accanto a Micaela Ramazzotti del nuovo film Il cuore grande delle ragazze. A pochi mesi dalla fine delle riprese è poi chiamato a comporre la colonna sonora del film con Gianni Morandi, Valerio Mastrandrea, Elio Germano per la regia di Edoardo Gabbriellini Padroni di casa e a scrivere le musiche per lo spettacolo teatrale di Alessandro D'Alatri "Tante belle cose" in scena a novembre. La performance del 9 giugno all'Heineken Jammin' Festival nella serata di BeadyEye e Coldplay, segna il ritorno dal vivo di Cremonini che per tutto il mese di luglio è impegnato in una decina di concerti - anteprima del tour ufficiale che si terrà nel 2012.