金世佳出生于上海，从小练习游泳，曾经是一名游泳运动员。2002年获得第12届上海市运动会100米自由泳第三名。2003年获得全国青年游泳锦标赛100米自由泳银牌。 2005年考入上海戏剧学院表演系本科。
2011年，排演《填字荒》、《单身公寓2011》等多部话剧。 7月，出演《爱情公寓3》。
2012年5月，根据韩寒小说改编的话剧《1988：我想和这个世界谈谈》在上海首演，金世佳本色出演主人公路子野。 8月，参演由郭敬明小说改编的电视剧《小时代》，饰演卫海。11月，出演电视剧《火线英雄》，在剧中饰演消防兵张志刚。 拍摄《爱情公寓4》。
2013年10月，与李沁等合作出演古装偶像轻喜剧《极品新娘》，在剧中饰演痴心憨夫沈柏南。
2015年4月，电影《致青春·原来你还在这里》开机，金世佳在片中饰演周子翼。 8月，参演漫威电影《美国队长3》。 11月13日，周迅监制电影《陪安东尼度过漫长岁月》上映，饰演方杰。 20日，电影《一个勺子》全国公映，金世佳在影片中饰演勺子。 12月12日，参加浙江卫视《西游奇遇记》，并扮演“唐僧”一角 。
2017年，合作小S，林志玲，主演蔡康永导演首部电影作品《“吃吃”的爱》，在剧中饰演男主角“扣子” 。
2017年，田沁鑫导演话剧《狂飙》，出演田汉一角。 同年，加盟电视剧《我们的四十年》，在剧中饰演一个从小生活在北京胡同儿的地道“北京小爷”冯都 。
2018年，参加《我就是演员》。
2019年5月，出演电影《八岁的爸爸》。 8月30日，与梁家辉、魏晨等合作主演的电影《深夜食堂》上映 。9月，青年励志成长题材剧《二十不惑》官宣男主演，金世佳在剧中饰演周寻 ；9月26日，与啜妮合作主演的密室探案网剧《上锁的房间》首播 。10月4日-6日，与余皑磊、阿云嘎主演话剧《威尼斯商人》 。
2020年7月6日，与张铭恩、王紫璇、陈芋米主演的民国探案剧《河神2》在爱奇艺播出 ；7月14日，与关晓彤、牛骏峰、卜冠今、李庚希等主演的电视剧《二十不惑》在爱奇艺播出 ；10月，主演的犯罪动作电影《扫黑·决战》杀青 。12月11日，友情出演的喜剧电影《沐浴之王》全国公映 。
2021年3月7日，与檀健次共同主演的罪案推理短剧集《猎罪图鉴》在厦门正式开机 。5月20日，参演的爱情片《我要我们在一起》上映 。6月10日，特别主演的罪案推理短剧集《猎罪图鉴》正式发布首支“绘心猎罪”版预告。
