海一天原名就是海一天，父母均是做戏剧的，而他早在9岁时候就参演过电影版的《骆驼祥子》。之后海一天考入上海戏剧学院，并在1997年出演电影《离婚了就别再来找我》，该片中海一天饰演许宽，一个“渣男”人设令众多观众记住了他。而出道这些年，海一天在“反派”的角色上越走越宽。
2009年，海一天参与拍摄电影《荒村公寓》，出演一名私家侦探，与“表弟”余文乐一起到荒村古宅中探秘。2010年，参与拍摄由阿甘执导，亚洲首部全片3D立体电影《唐吉可德》。2011年电视剧《风声传奇》，饰演一位别样感觉的军统处长“王田香”。同年参演电视剧《红妆》，海一天饰演正义医生陈少凯。
2013年，海一天出演央视黄金档家庭温情剧《有你才幸福》，剧中与老戏骨李雪健合作饰演儿子祺满雨；高满堂编剧新作《工人大院》中的艺术工人“张劲松”；郑晓龙、刘心刚执导的电视剧《女人帮》中的庄森，一个多金浪漫的男人。7月，参与拍摄抗战题材电影《正骨》，海一天在影片中扮演一个日本军官东川矢菊。
在2014年底播出的由蒋家骏、查传谊联袂执导的历史风云电视剧《风雷急》中扮演角色郑仕森，则是一个阴险的大反派。同年在3D魔幻电影《西游记之大闹天宫》中，扮演“仙界导师”菩提老祖。出演电视剧《二十四道拐》饰演刘显龙。12月，参与拍摄京味情感伦理剧《傻柱》；12月23日，参与拍摄电影《智取威虎山》上映。2015年，参演电视剧《封神》，在剧中饰演申公豹。
海一天是上海戏剧学院93班的，而这个班也出了不少有名的演员艺人，比如李冰冰、廖凡、何冰、任泉等。而在其他同学爆红的时候，海一天还在默默演戏。很多人提到海一天都称他是“大器晚成”，从1997年正式参演电影《离婚了就别再来找我》到2018年，这些年海一天在众多影视作品中有不错表现，但真正使他为观众熟知，还是在2017年。
