Jego ojciec jest Polakiem. Jest jednym z trojga dzieci księgowego podatkowego Geralda R. Padaleckiego i nauczycielki Sharon L. Kammer Padaleckiej. Ma starszego brata Jeffa i młodszą siostrę Megan.W wieku dwunastu lat zaczynał brać prywatne lekcje aktorstwa. W 1999 roku zwyciężył w programie Fox Broadcasting Company "Pretendować do Turnieju Sławy", zdobywając nagrodę Teen Choice. Uczęszczał do szkoły średniej James Madison High School w San Antonio i w roku 2000 został wybrany na kandydata Szkolnego Programu Reprezentacyjnego. Przeprowadził się do Los Angeles i zapoczątkował karierę aktorską, planując studia na University of Texas w Austin. Jego agentem został menadżer Freddie'ego Prinze'a Jr. Po kinowym debiucie w familijnym komedio-dramacie sportowym Ja i tata (A Little Inside, 1999), szybko zdobył uznanie telewidzów jako Dean Forester w serialu Kochane kłopoty (Gilmore Girls, 2000-2005). Przemknął również gościnnie w serialach: Ostry dyżur (ER, 2001) i Tajemnice Smallville (2005) jako student. W horrorze Dom woskowych ciał (House of Wax, 2005) jego ekranowymi partnerami byli: Elisha Cuthbert, Chad Michael Murray i Paris Hilton. Przyciągnął telewidzów rolą Sama Winchestera w serialu fantasy Nie z tego świata (Supernatural, 2005-2011). W 2008 roku Marcus Nispel powierzył mu główną rolę w swoim filmie – horrorze Piątek, trzynastego (Friday the 13th, 2009).Od 27 lutego 2010 mąż Genevieve Cortese − amerykańskiej aktorki. Para poznała się na planie serialu Nie z tego świata.