Тань Кай родился 12 января 1972 года в городе Циндао, провинция Шаньдун, Китай.
Национальность: хань.
Его дедушка был ремесленником-плотником, сумев увлечь и внука, особенно мальчику хорошо удавалось работать с цветом, расписывая готовые изделия. Окончив среднюю школу Тань Кай поступил в художественный класс при городской школе.
Окончил Центральную Академию драмы, обучаясь на отделении сценографии. Во время обучения помогал студентам с других факультетов с декорациями, подготовкам к съемкам, режиссурой, постепенно увлекаясь актерством.
После окончания академии в 1996 году Тань Кай приступает к работе в рекламном агентстве Beijing Youth Daily, занимаясь дизайнерскими проектами. После истечения пятилетнего контракта Тань Кай принимает решение заняться актерской карьерой.
Дебютировал как актер в 2002 году в одном из телевизионных сериалов.
Популярность Тань Каю принесли роли в таких проектах как: мелодраматический сериал "Пятизвездочный отель" (2007), военный романтический сериал "Слишком поздно говорить: Я люблю тебя" (2010), боевик "Угрызения совести" (2010), историческая драма "Начало великого возрождения" (2011), историческая романтическая дорама "Красота в трудные времена" (2012), криминальный боевик "Нарковойна" (2012), романтическая дорама "Безмолвное расставание" (2015), драма "Против течения" (2016), историческая приключенческая дорама "Список Архива Ланъя 2" (2017), романтический драматический сериал "Легендарный магнат" (2017), криминальная драма "Пурга" (2018), мелодраматический комедийный сериал "Дружище" (2018), мелодраматическая дорама "Мой настоящий друг" (2019), историческая военная дорама про шпионов "Охота на шпиона" (2019).