佟梦实出生于江苏省徐州市，自幼受到曾是体育运动员的父亲熏陶，在运动方面展现出过人天赋，并凭借自身努力顺利获得了国家二级运动员的资格。他自童年起便对围棋产生浓厚兴趣，经过系统学习和持续钻研，最终达到了业余五段的水平。进入大学阶段，佟梦实考取了中国矿业大学，主修经济管理专业。在校期间，他不仅专注于学业，还积极参与各类校园文化活动，多次登上文艺演出的舞台。凭借出色的组织能力和活跃的表现，他曾担任学校社团联合会副主席、文艺部部长以及诵读协会副会长等重要职务，积累了丰富的学生工作经验。此外，佟梦实也热衷于社会实践与公益行动，他曾与好友共同耗时一个月，以徒步方式前往拉萨，体验了一段难忘的旅程；同时，他还跟随学校社团在暑假期间坚持前往山区进行义务支教，为当地孩子带去知识与关怀。由于外形俊朗帅气，气质出众，他在朋友推荐下开始以模特身份参与多本青春杂志的拍摄工作，并涉足微电影及广告片的拍摄，由此逐步踏入演艺圈。佟梦实儿时照片
2014年，佟梦实报名参与了云南卫视推出的青少年海外生存纪实真人秀节目《起航吧，少年》的全球选拔活动。经过为期半个月的集中培训与层层筛选，他最终与徐浩、邬帆帆、宋雅卓、尹淇、崔硕等一同脱颖而出，成功获得了登船参与节目录制的宝贵资格，并由此正式开启了自己的演艺生涯。2015年10月，他以旁听生的身份加入了湖南卫视原创的校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》，在节目中与佟大为、黄志忠、袁姗姗等艺人共同献唱了主题曲《新生》。佟梦实外表洋溢着青春朝气，形象阳光俊朗，而骨子里又兼具仗义与细腻温柔的特质，这使他迅速成为节目中的话题人物与关注焦点，令其在众多学员中格外醒目，并因此被选为贯穿整季节目、乃至最终加盟湖南卫视跨年晚会的特邀嘉宾；同年12月31日，他与邵明明一同以互动嘉宾的身份亮相湖南卫视跨年晚会。《一年级·大学季》进入2016年，1月1日，他作为“天天小兄弟”的一员，参与了湖南卫视经典娱乐脱口秀节目《天天向上》的录制；1月9日，他与袁姗姗、邵明明、赵顺然等人共同参与的惊险闯关类节目《疯狂的麦咭第三季》正式播出；7月31日，由李易峰、赵丽颖领衔主演的古装仙侠剧《青云志》于湖南卫视首播，佟梦实在剧中饰演了善良正直的侠客石头一角，这不仅是其个人首部电视剧作品，剧中他利落精彩的武打场面也为该剧增添了不少亮点；9月19日，他主演的青春奇幻网络剧《别那么骄傲》上线播出，该剧改编自随侯珠的同名小说，他在剧中担纲男主角，出色诠释了性格霸道独立、学业出众的学霸何之洲，并与王心凌合作演唱了该剧的主题曲《冤家路窄》。2017年，他与邢菲、聂子皓、涂冰联袂主演了青春校园剧《热血狂篮》，并在剧中担任男主角，饰演了华天学院校篮球队中那位性格孤僻冷傲、球风强势霸道的队员楚逍；同年12月27日，其主演的古装悬疑剧《艳骨》在优酷视频播出，他在剧中再次担纲男主角，塑造了有勇有谋、忠诚担当的死士掠影这一形象。
二零一八年五月二十一日，由佟梦实携手王秀竹、裴子添共同主演的古装玄幻剧《玄门大师》正式与观众见面，他在剧中饰演了心怀热血的少侠张陵一角。值得注意的是，此剧是佟梦实演艺生涯中第二次接触古装题材，因其自身气质中自带几分飘逸出尘的仙气，为了更好地贴合角色，他投入了大量精力细致研读剧本，并在表演过程中对自我提出了极为严格的要求。同年十月，他与毛晓慧合作主演了古装武侠剧《新神雕侠侣》，并在剧中挑战了经典角色杨过，其表现引发了观众的广泛关注。进入二零一九年，一月十九日，他参演的古装电视剧《皓镧传》于爱奇艺平台上线播出；十月十二日，他受邀参加了青春体娱跨界类型节目《超新星全运会第二季》，展示了其在体育竞技方面的另一面；十一月二十六日，由张若昀、李沁、陈道明等众多实力派演员主演的古装权谋大剧《庆余年》隆重开播，佟梦实在剧中饰演了神秘莫测、容颜不老的高手五竹。他将五竹那种孤僻沉默却又绝对忠诚的特质刻画得入木三分，使得这一角色迅速成为观众热议的焦点，佟梦实也因此成功走进了大众视野，更凭借此角色荣获了芭莎国际美妆大奖年度新锐魅力艺人奖，可谓是对其演技的一次重要肯定。 时间来到二零二一年五月，他参演了电视剧《理想照耀中国》之《烈性》；六月十三日，其出演的近代革命历史剧《百炼成钢》与观众见面；七月二十一日，由他主演的电视剧《青春向前冲》播出；十月四日，他主演的古装爱情剧《皎若云间月》甜蜜开播，在剧中他化身温文尔雅、心思深沉的腹黑世子容景，展现了角色复杂的内心世界；十二月三十日，他与王鹤润合作主演的都市情感剧《一念时光》上线，他在剧中饰演了性格鲜明的角色宫欧。二零二二年四月一日，他与张含韵领衔主演的古装爱情剧《玉面桃花总相逢》登陆湖南卫视，剧中他饰演了一位百折不挠的文弱书生许清嘉。此次是佟梦实与张含韵的首次合作，这种“男文女武”、“男弱女强”的人物设定对两位演员而言都是一次新颖且富有挑战性的尝试；八月十二日，他参演的微博演员青云专项概念短片《初露锋芒》正式官宣阵容；八月十四日，他出席了二零二二微博电影之夜盛典；十二月八日，他领衔主演的超现实恋爱剧《拜托了！8小时》播出，在剧中他饰演了总裁叶天一角。 二零二三年二月三日，他主演的都市励志爱情剧《你是我的永恒星辰》开播，饰演角色陆宇恒；二月九日，他参与的法治节目《法官你好》播出，在节目中佟梦实以体验官的身份，深入基层法院，亲身观察并体验了基层法官的日常工作日常。通过他的视角，观众得以真切感受到基层法官们的辛勤与坚守，以及各类案件背后所折射出的复杂人生百态，从而进一步激发了大众学法、知法、懂法的内在动力；六月二十四日，他参加的实境剧情生存挑战真人秀《全员加速中2023》播出；十月七日，他参演的医疗题材剧集《问心》与观众见面。 步入二零二四年，五月十六日，他参演的古装权谋剧《庆余年第二季》播出，他再次饰演了令人印象深刻的角色五竹；七月十九日，他特邀出演的网剧《少年白马醉春风》上线；八月十七日，他加盟的节目《我们带头冲冲冲》播出；九月二十二日，《音乐缘计划》节目第六期歌单正式公布，其中佟梦实与刘端端、萧煌奇共同合作演唱了歌曲《我的新世界》；十二月七日，他参演的电影《孤星计划》登陆院线。二零二五年一月七日，由他主演的古装剧《国色芳华》在芒果TV播出；四月八日，他领衔主演的古装爱情剧《千秋令》开播；六月三十日，他主演的另一部古装剧《锦绣芳华》与观众见面。九月十日，他参加了《2025第六届庐山国际爱情电影周盛典》活动，并与姜珮瑶联袂献唱了歌曲《你不知道的事》；九月十一日，他参演的古装武侠剧《赴山海》播出；十月二十五日，他参演的古装爱情奇幻剧《天地剑心》上线；十二月十二日，由他领衔主演的古装剧《长安二十四计》压轴播出，为其这一阶段的演艺活动画上了一个丰富的句点。
佟梦实的童年时光主要是在姥姥的悉心照料下度过的，他与表哥、表姐以及表妹共同生活在一个充满欢声笑语的大家庭中，日常氛围总是格外热闹而温馨。他的父母都是从事普通公务员职业，家庭内部关系始终保持着和谐与融洽。在家庭教育方面，父母对他采取了较为宽松的“放养式”管理，这种开明的方式始终贯穿于他的成长过程，父母不仅给予他充分的尊重，也一直在背后提供着坚定的支持，这为他后来的发展奠定了重要的基础。
自2019年12月起，佟梦实受邀担任“好生活在路上”大型公益活动的扶贫公益推广大使，他通过自身的公众影响力，积极呼吁社会各界广泛关注交通扶贫事业，致力于传递新时代的互助精神与正向能量。随后在2020年5月15日，他又参与了“爱不止步”公益捐步活动，不仅亲身号召公众重视日常健康、养成积极运动的良好习惯，更被正式授予该活动的健康大使称号，以其实际行动倡议更多人参与其中，共同为公益事业贡献一份力量。进入2021年7月，当河南遭遇特大暴雨灾害时，佟梦实亦迅速响应，主动向灾区捐赠了十万元人民币，以实际行动支援抢险救灾与灾后重建工作，体现出他对社会责任的持续担当。
佟梦实拥有俊秀明朗的面部轮廓，其线条与气质与谢霆锋颇有几分神似，他不仅外表帅气出众，性格中也洋溢着蓬勃的青春气息，仿佛是从古典画卷中翩然走出的美男子。然而，与画作中那种静态柔美的花美男形象截然不同，现实中的佟梦实更像一块炽热而坚硬的“火石”，充满能量与棱角。在《一年级·大学季》这档节目中，他向观众展现了自己敢于为保护同学而顶撞学长的叛逆一面，同时也流露出拒绝盲从规则、重视情义与原则的少年心性，让观众看到了他形象中更为立体和真实的部分。而在网络剧《别那么骄傲》里，佟梦实所饰演的何之洲角色性格鲜明突出，他不仅凭借出众的外形条件，更依靠剧中极具爆发力的演技表现，赢得了该剧导演及制作人柴智屏的充分肯定与大力支持。此外，他在剧组中始终保持着谦逊待人、虚心求教的态度，这一品质也获得了全体工作人员的一致好评。到了网络剧《艳骨》中，佟梦实挑战了“掠影”这一复杂角色，他将一位死士外表的冰冷肃杀与内心深处的懵懂茫然之间那种微妙矛盾，刻画得细致入微、深入人心，因此被广大观众称赞为“颜值与实力俱佳”的演员。经过多部剧集的持续锻炼与沉淀，佟梦实已然能够将如此难以驾驭的角色演绎出丰富而细腻的层次感，这不但赢得了观众们的广泛认可，也充分证明了他的演技正在不断精进，日趋成熟与稳健。