Dylan i jego brat bliźniak Cole przyszli na świat 4 sierpnia 1992 roku we włoskiej miejscowości Arezzo jako dzieci rodowitych Amerykanów, Melanie Wright i Matthew Sprouse'a. Matka uczyła w szkole we Włoszech. Dylan swoje imię otrzymał od imienia poety Dylana Thomasa, natomiast Cole od muzyka jazzowego Nata Kinga Cole'a.

Bracia swoją przygodę z aktorstwem rozpoczęli już w wieku 6 miesięcy. Od roku 1993 do 1998 wspólnie portretowali postać najmłodszego dziecka, Patricka Kelly'ego, w serialu "Grace w opałach". Wyjątkowo udany okazał się dla nich rok 1999, kiedy zadebiutowali również na wielkim ekranie. Wystąpili wtedy w hicie kinowym z udziałem Adama Sandlera "Super tata", w którym wcielali się w postać Juliana, a następnie w dużej produkcji "Żona astronauty" u boku Johnny'ego Deppa i Charlize Theron.

W 2002 roku bracia zostali zaangażowani do filmu Dana Carveya "Mistrz kamuflażu", w którym sportretowali postać młodego Pistachio. W tym samym roku mieli też okazję kolejny raz współpracować z Adamem Sandlerem, tym razem udzielając głosu w animacji "Osiem szalonych nocy". Rok 2004 z kolei przyniósł bliźniakom rolę Jeremiaha w "The Heart Is Deceitful Above All Things".

Od roku 2005 do 2008 bracia grali we własnym sitcomie "Nie ma to jak hotel", w którym odgrywali role bliźniąt Zacka i Cody'ego, a od roku 2009 do 2012 w "Nie ma to jak statek", który stanowił kontynuację serialu.

Poza karierą aktorską chłopcy, podobnie jak inne słynne bliźniaczki Olsen, podpisali w 2005 roku umowę z Dualstar Entertainment w celu stworzenia własnej marki Sprouse Bros. Umowa obejmowała między innymi stworzenie własnej kolekcji odzieżowej, a także wydawanie magazynu "Sprouse Bros. Code", który był przeznaczony dla chłopców wieku 8-14 lat. Pierwszy egzemplarz magazynu został wydany 18 lipca 2006 roku.

W 2007 roku firma Simon & Schuster wydała serię książek przygodowych braci o nazwie "Sprouse Bros. 47 R.O.N.I.N.". Książki te opowiadają o 15-letnich bliźniakach Tomie i Mitchellu (są to także drugie imiona Dylana i Cole'a), którzy dowiadują się, że ich ojciec i kamerdyner są członkami grupy walczącej z oszustami i przestępcami.

W 2010 roku Dylan i jego brat zostali przyjęci na Uniwersytet Nowojorski. Bliźniacy postanowili zawiesić swoją karierę aktorską i w latach 2011-2015 zajęli się studiowaniem. Dylan ukończył uczelnię z tytułem licencjata na kierunku projektowanie gier wideo. W 2013 roku, w trakcie swojego kształcenia, pracował też jako kelner w nowojorskiej restauracji, choć nie było to podyktowane potrzebami finansowymi, lecz chęcią zdobycia nowych doświadczeń. Od roku 2014 miał kilkakrotnie okazję być komentatorem podczas turniejów gry Super Smash Bros. W 2017 roku otworzył również wytwórnię miodów pitnych All-Wise Meadery w Williamsburgu na Brooklynie (Nowy Jork).

W 2017 roku Dylan powrócił na ekrany, wcielając się w postać przesadnie ambitnego ucznia Lucasa Warda w filmie "Dismissed". W roku 2018 z kolei odegrał rolę Nicka w komedii "Banana Split". Ponadto aktor zaangażował się w kilka mniejszych projektów, występując w klipach muzycznych i filmach krótkometrażowych oraz podkładając głos w grze "Total War: Warhammer II".