Enfant, il obtient quelques rôles sous le nom de Patrick Maurin (le nom de sa mère) ce qui lui vaut les railleries de ses camarades de classe
Il obtient son premier rôle au cinéma à 4 ans, dans Monsieur Fabre (1951)
Suite à des problèmes de famille, il adopte le nom de sa grand-mère maternelle, Devaëre, qu'il orthographiera plus tard Dewaere
En 1968, il rejoint la troupe du Café de la gare et monte sur les planches avec Coluche, Martin Lamotte, Renaud et la comédienne Sotha qu'il épouse en juillet 1968
C'est avec Les valseuses (1974) qu'il se fait connaître du grand public
Après avoir frappé le journaliste Patrick de Nussac, il est boycotté par la presse française qui ne le cite même pas dans les articles consacrés à ses films
Le 16 juillet 1982, il se suicide avec une carabine appartenant à Coluche
Considéré comme l'un des meilleurs comédiens de sa génération, et malgré six nominations aux Césars, il n'a jamais remporté de récompense
Depuis 2008, un prix décerné aux jeunes espoirs masculins porte son nom (le Prix Patrick-Dewaere, qui succède au prix Jean-Gabin)