厉家兵出生于陕西西安，并在这座历史悠久的城市中成长。中学阶段，他进入陕西艺术职业学院，在舞蹈系接受了系统的专业训练。2012年，厉家兵代表学校参加了第三届陕西省荷花杯舞蹈比赛，凭借出色的表现荣获一等奖；同年，他又以作品《吼秦腔》参加了第十届桃李杯全国舞蹈大赛，并成功获得了全国二等奖的佳绩。2013年，厉家兵通过艺术类招生考试，以优异的成绩被中央戏剧学院表演系正式录取，由此开启了在表演艺术领域的深造之路。
二零一五年五月二十三日，由厉家兵担任主演的德国原创合家欢音乐舞台剧《甲虫山谷》于北京中间剧场成功首演，他在剧中生动塑造了擅长舞蹈的三星甲虫马克斯一角，凭借此次演出，厉家兵正式步入了演艺行业。次年，即二零一六年九月三十日，其出演的青春励志题材微电影《同州湖之恋》与观众见面，他在片中诠释了怀揣梦想的年轻人安志；随后在十一月二十日，由他主演的爱情影片《热得要命的爱情》也登陆院线。进入二零一七年四月，厉家兵参演的战争年代题材作品《战时我们正年少》完成拍摄，他在片中扮演出身于军人家庭的军校学员孙荣；六月二日，其参演的喜剧电影《梦游侠》在优酷平台独家上线；七月，他与张翰、张俪等演员合作出演的谍战剧《猎隼》开机，他在剧中饰演男主角宋文博情同手足的兄弟与得力助手元良；八月十七日，由他主演的音乐爱情电影《赶牲灵》公开上映，他在片中演绎了重情重义的角色虎娃；十月七日，他还作为嘉宾参与了四川卫视文化类综艺节目《诗歌之王第二季》的录制与播出。二零一八年一月二十八日，厉家兵与李林蔚、郭家铭共同主演的魔幻动作电影《猎魔杀机》在北京宣布开机，他在片中饰演身负天谴命运的男孩宋一平；同年十月五日，其主演的青春励志电影《天生舞者》在优酷视频独家播出，他化身为执着追求舞蹈梦想的舞者颜宏宇；十月三十一日，他出演的青春情感片《又是一年三月三》在北京举行首映礼，他在片中饰演了青年时期的角色黄永华。二零一九年七月二十四日，厉家兵与麦童、于谦共同主演的爱情片《别闹天使大人》在爱奇艺平台上线，他在片中塑造了外表冷峻但内心善良的陆吾。二零二零年三月四日，其主演的科幻题材电影《异星怪兽之荒野求生》于爱奇艺视频播出，他在片中饰演热爱户外野营的爱好者秦枫；四月二十七日，他与王琪、李鑫雨等合作主演的都市爱情院线电影《站着等你三千年》正式开机，他在片中扮演因爱而变得自私却又隐忍克制的角色宋大鹏；五月一日，他与陈政阳、马栗共同主演的都市青春歌舞剧《快乐520》在腾讯视频播出，他在剧中饰演了清洁工秦浪；十一月十七日，他与陈浩民、克拉拉等联合主演的古装奇幻剧《东游传》宣布开机；十二月十四日，他与张逸杰、王路晴联袂主演的青春校园奇幻剧《可爱的坏家伙》在江阴市正式开机。二零二二年四月七日，厉家兵参演的电影《东游传》在腾讯视频与爱奇艺平台同步上线；同年十一月，他成功入选了二零二二年度星辰大海青年演员优选计划，获得行业认可；十二月十八日，由他主演的爱情短剧《若有寒冬遇暖阳》在厦门举行了隆重的开机仪式。二零二四年一月二十一日，其参演的悬疑电影《午夜场》在爱奇艺平台独家上映。同年十二月二十二日，他参演的电视剧《神都》正式开机投入拍摄。二零二五年一月十四日，厉家兵参演的又一部电视剧《乘风而上的她》在优酷平台实现全网独播。
厉家兵凭借其俊朗出众的外形、极具感染力的迷人笑容、扎实出色的演技以及自然流露的浪漫气质，在观众心中留下了深刻印象。加之他多年专业舞蹈训练所积淀下的优美形体与卓越肢体控制力，使得他在舞台表演与影视银屏之上皆能大放异彩，展现出独特的个人魅力。为了在形象上更加贴近《战时我们正年少》剧中那位坚毅挺拔的军校学员角色，厉家兵始终坚持严格的体能训练，每日前往健身房进行系统锻炼，无论晴雨寒暑从未间断，这份持之以恒的努力令人钦佩。经过长时间的刻苦塑造，他的身形也从早期的纤细清俊逐渐蜕变，成长为如今兼具力量与美感的体格，真正做到穿衣显瘦、脱衣有肉，成为一名外形与气质俱佳的英俊型男，这一转变也让其所饰演的角色呈现出惊人的成长弧光。在动作题材作品《猎魔杀机》中，厉家兵精准地驾驭了角色内在的矛盾与层次，既展现了青春阳光的灿烂笑容，又深刻诠释出人物心底阴郁寒冷的那片黑暗。他通过对细节的精准把控以及对情绪状态的细腻塑造，将一位背负着命运天谴的男孩，在痛苦与挣扎中逐步蜕变为真正男人的心路历程，演绎得淋漓尽致、恰到好处。而在爱情片《别闹天使大人》中，厉家兵则展现了其多面的表演能力，他以自然生动的演绎诠释了多种不同的浪漫情境与情感表达方式，因此获得了观众与业界的高度关注与广泛好评。总体而言，厉家兵不仅仅是一位拥有天赋的演员，更是一位有明确艺术态度、充满创作想法与表演活力的从业者，同时在生活中也是一个富有趣味和深度的人，这些特质共同支撑着他在演艺道路上的持续进步与精彩呈现。