Gavin Casalegno, di origini italiane, nasce a Dallas, nel Texas, da genitori statunitensi, primogenito di tre figli. Frequenta la Lovejoy High School di Lucas, sempre in Texas. Fin da piccolo viene spinto a fare il modello da un'amica della madre.
Dopo vari servizi fotografici, spot e campagne, all'età di undici anni si trasferisce a Los Angeles insieme alla madre, all'epoca sua manager, dove ottiene un piccolo ruolo nelle serie Chase e Lone Star.
Si fa notare successivamente al cinema come Sem in Noah (2014) di Darren Aronofsky e in tv come giovane Damon Salvatore in The Vampire Diaries (2015).
Rimane su The CW interpretando Trevor Strand nella prima stagione di Walker nel 2020 e successivamente ottiene la parte di Jeremiah Fisher nella serie Prime Video L'estate nei tuoi occhi (The Summer I Turned Pretty) accanto a Lola Tung e Christopher Briney, tre stagioni tratte dall'omonima trilogia di romanzi di Jenny Han. Coi due co-star presenta agli MTV Movie & TV Awards nel 2023.
Casalegno è un cristiano praticante convinto, appassionato di calcio e pallavolo. Dopo una relazione con la ballerina, modella e attrice americana Larsen Thompson dal 2015 al 2022, si fidanza con Cheyanne King e la sposa nei due anni successivi.
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