1970年任程伟出生于黑龙江省鸡西市虎林市，1989年进入上海戏剧学院表演系本科，1993年毕业。
1994年参演王谦导演的电视剧《帝女花》。1995年出演电视剧《东周列国・春秋篇》。1998年在《人生本色》中饰演范仲年。
2001年，参演电视剧《爱在生死边缘》；同年主演电视剧《大雪无痕》，获得第十九届中国电视金鹰奖观众最喜爱男演员。
2003年，参演电视剧《谁可相依》；同年在《与敌共眠》中饰演王伟，与陶红、盖丽丽、侯天来等人合作。
2005年，与张恒、句号、张炬合作主演电视剧《曹老板的十八个秘书》，饰演开明宽容的老板曹华。
2006年，与许晴、陈道明、刘金山合作出演电视剧《沙家浜》，饰演新四军连指导员郭建光。与侯继林、林永健共同主演电视剧《城里城外》，饰演郑汉民。同年参演《大清后宫》，与胡静等人合作。
2008年2月，主演电影《破冰》，饰演滑雪运动员赵红旗。参演洪剑涛执导的电视剧《派出所的故事》。同年与巍子、韩雪合作出演电视剧《地上地下》，饰演刘克豪。
2009年，在电影《可爱的中国》饰演革命英雄方志敏。
2010年9月，主演电视剧《大酒商》，在剧中饰演伍永和。
2011年4月，在电视剧《幸福生活在招手》中饰演男主角夜间节目主持人赵正大。与黄秋生、金晨合作出演陈家林导演的电视剧《楚汉争雄》，剧中任程伟饰演项羽。与郭广平、吕佳容联袂主演电视剧《最后一个冬天》。同年主演电影《炫舞天鹅》。
2012年1月，在电视剧《战长沙》中饰演薛君山。
2013年与潘长江、韩兆、张庭、徐熙颜合作电视剧《男媒婆》。5月，与曹颖主演现代农村题材喜剧《家大业大》。
2014年，参演电视剧《知青家庭》，饰演知青宋大江。同年，在电视剧《浴血军刀》中八路军团长林济风。