赵威霖出生于美国加州洛杉矶,祖籍山东。在高中时,因为身材健硕,五官精致曾获得很多广告和MV拍摄的机会,但由于他对学业的坚持与追求,选择到美国深造,考入美国加州伯克利大学的心理系。2013年,回国后的赵威霖参加了贵州卫视恋爱告白真人秀《非常完美》。
2014年6月10日,与刘成瑞,龙雨合作出演由耿长青执导,韩三平出品的青春时尚励志剧《青春无敌之美女时代》播出,他在剧中饰演反派富二代kevin；9月21日,参与录制四川卫视娱乐时尚节目《心动女人帮》。2015年4月17日,与张蓝心,张杰,马苏等合作以以旅行达人的身份加盟江苏卫视环球旅途探秘综艺真人秀《前往世界的尽头》。2016年10月18日,与高天,王蕊联袂主演由傅闱玮执导的科幻爱情片《通灵王》在腾讯视频播出,在片中饰演从小就会读心术的前特种兵成啸；12月30日,出演由大董执导的喜剧片《绅士特攻》在全网播出。2017年2月19日,出演由柴楚然,周德华联合执导的科幻喜剧爱情悬疑片《机器男友》,在片中饰演外表帅气有型,气质冷峻而又呆萌的机器人王子；4月,主演由田少波执导的古装魔幻片《画皮师》,在片中饰演生性放荡不羁,爽朗豁达的捉妖师梁佑言；同年与唐嫣,窦骁合作出演钟澍佳执导的都市爱情剧《时间都知道》,在剧中饰演陈珂；5月19日,与张涵予,杜鹃出演黎明执导并主演的动作冒险片《抢红》在全国上映,他在片中饰演了神枪手DG；6月,与付辛博,颖儿,李治廷等合作出演由蔡晶盛执导的古装玄幻剧《古剑奇谭2》,在剧中饰演狼缇二当家加帕尔。2018年,出演李光洁,袁文康等主演的动作悬疑网剧《悍城》,在剧中饰演宋昌浩。2019年,参演电视剧《暴风眼》,在剧中饰演蝙蝠。2021年3月23日,参演电视剧《海洋之城》播出。
赵威霖拍摄了一组时尚写真,照片以黑灰色为主色调,不论西装套服还是休闲打扮都展现出赵威霖的绅士气质。赵威霖在综艺节目《前往世界的尽头》中为了摆脱“舞蹈黑洞”这一印象,其认真练习的模样受到了吴世勋的认可,成为最刻苦的学生；在比赛中认真参与,比试后,落下的泪水又显露出他重情义的一面,并被称赞为“情义男”。赵威霖面部轮廓完美得棱角分明,眉宇间与吴彦祖极其神似,因此被网友冠以爱称“小吴彦祖”。高等教育出身的他不仅只有颜值高身材棒的好皮囊,其内涵底蕴也是不可小觑,还拥有堪比“美国队长”的健壮身材。