Gençlik yıllarında fazlası ile enerjik bir çocuk olan ve de bu yüzden okulda sürekli başı belaya giren Patel, annesinin yönlendirmesi ile karate ve taekwon-do kurslarına başladı. 2004 yılında, Dublin'de gerçekleşen AIMAA Dünya Şampiyonası'nda taekwon-do alalında bronz madalya kazanan Patel, 2006yılında ise aynı alanda 1. Dan siyah kuşak sahibi oldu.
Oyunculuk kariyerine 2006 yılında, E4 kanalında yayınlanan drama serisi Skinsile başlayan Patel, dizide Pakistan asıllı İngiliz Müslüman'ı bir genç olan Anwar Kharral'ı canlandırdı. 2006-2008 yılları arasında rol aldığı Skins, iki BAFTA ödülü kazanırken, genç oyuncu da 2009 yılında Critics' Choice Ödülleri'nde En İyi Genç Performans ödülünü kazandı.
2008 yılında vizyona giren ve 8 dalda Oscar, 7 dalda ise BAFTA ödüllerini kazanarak herkesi şok eden İngiliz-Hindistan ortak yapımı dram filmi Slumdog Millionaire, genç oyuncunun sinemaya geçiş yaptığı yapım oldu. Danny Boyletarafından yönetilen ve Kim Milyoner Olmak İster yarışmasının Hindistan versiyonunda büyük ödülü kazanan bir gencin dramını anlatan Slumdog Millionaire'in ana karakteri Jamal Malik'i canlandıran Patel, bu film sayesinde aralarında Black Reel Award, SAG Award ve Chicago Film Critics Association'un da bulunduğu pek çok ödül kazandı ve de Satürn ve BAFTA'nın da aralarında bulunduğu pek çok ödüle aday gösterildi.
Dev Patel son olarak M. Night Shyamalan'ın yönettiği Avatar; Son Hava Bükücü filminde Zuko karakterini canlandırdı. Jesse McCartney'in oynaması planlanan Zuko karakterini son anda elde eden Patel, filmde gösterdiği başarılı oyunculukla eleştirmenlerin beğenisini kazandı.