赵正阳出生于辽宁省， 高中就读于辽宁省艺术学校。赵正阳大学就读于北京电影学院表演系本科，大学毕业后他选择留校任教，朱亚文、罗晋、刘亦菲等都是他的学生 。之后，他又成为了中央民族大学表演专业的教师 。
2004年8月20日，其参演的革命历史电影《我的法兰西岁月》上映，在片中饰演中国共产党创建时期入党的老党员李富春，这是他的首部电影作品。2006年，担任山东卫视“笑声传中国”喜剧明星选拔大赛武汉赛区的评委 。
2007年，出演黄宏执导的情景喜剧《低头不见抬头见》 。2008年，出演侯勇、许亚军、王雅捷主演的年代悬疑剧《夜来香》，在剧中饰演武功高强的飞贼大盗王家贵 。
2009年，出演朱亚文、喻恩泰、甘婷婷主演的革命剧《高粱红了》，在剧中饰演松山纵队一团四连二排长王洪林 。2010年，参演沙溢、宋春丽主演的家庭伦理剧《情与缘》。
2011年，与姚芊羽搭档主演都市情感剧《媳妇是怎样炼成的》，在剧中饰演高大帅气、生性善良的男主角范亮 ；8月31日，其参演的年代情感剧《橄榄树》首播，在剧中饰演冯国英的男朋友向阳。
2012年3月31日，作为颁奖嘉宾出席乐视影视盛典 ；4月，参加北京文艺频道影视访谈节目《影视风云》的录制 ；同年，与杜淳、马伊琍合作主演家庭情感剧《青春期撞上更年期Ⅱ》，在剧中饰演稳重踏实的制片人苗知喻 ；之后，与罗晋、王媛可、李勤勤合作主演都市情感剧《爱的相对论》，在剧中饰演个性张扬、活力四射、爱面子好吹嘘且不懂得量力而行的姜来 ；此外，他还在霍思燕、张晓龙主演的都市励志情感剧《爱情面前谁怕谁》中饰演了从日本留学归国的王小鸟 。2013年，与寇世勋、叶童合作主演年代悬疑剧《到窑湾之龙鼎风云》，在剧中饰演足智多谋且武艺超群的男主角洪达 ；同年，出演朱雨辰、郭京飞主演的都市情感剧《约会专家》，在剧中饰演某公司的副总韩伟 ；之后，出演张轩南执导的都市励志轻喜剧《傻根进城》（原名《大根的梦想生活》），在剧中饰演新梦想公司副总马可 。
2014年，出演焦晓雨执导的抗战剧《地雷战》，在剧中饰演埋伏在日军身边的共产党情报人员、翻译官文晓博 。
2015年，出演经超、周冬雨、任达华主演的年代传奇剧《魔都风云》，在剧中饰演用情专一的《申报》记者聂麟 ；同年，出演朱镇模、张俪主演的都市爱情悬疑剧《亲爱的，对不起》，在剧中饰演男主角周雨楼的好友黄大生；11月，参加CCTV-2互动求证节目《是真的吗》的录制 ；12月2日，其参演的都市情感剧《爱情碟中谍》在湖南卫视首播，在剧中饰演女主角丁小羽的邻居姚海涛 。
2016年3月16日，其与张若昀、孙怡、邓伦共同出演的都市青春剧《十五年等待候鸟》在湖南卫视首播，在剧中饰演丹尼尔的好友大卫；4月23日，其与郝蕾、高亚麟、毛俊杰共同出演的都市情感剧《头号前妻》上星播出，在剧中饰演温柔体贴、淳和柔静的付北兴 。
2017年3月31日，其主演的悬疑喜剧网络电影《飞越疯人院之随机兄弟》在腾讯视频上线播出；6月，完成了个人导演处女作，执导了喜剧电影《疯狂伴娘团》 ；12月10日，其出演的都市情感剧《亲爱的她们》播出，在剧中饰演性格多疑、阴晴不定且有家暴倾向的倒插门女婿关志强 ；此外，他还出演了改编自同名小说的古装励志偶像剧《夜天子》，在剧中饰演“夜郎第一状”李秋池 。
2020年6月10日，出演电视剧《奈何BOSS又如何》，饰演黄韬 。
2020年12月1日，与张鲁一、段奕宏、李乃文等合作主演的古装历史剧《大秦赋》在央视电视剧频道播出，饰演内敛衷心的秦国丞相王绾。2016年12月18日，参加在内蒙古通辽市举行的“扶贫帮困爱心无限”慈善公益系列活动 。
赵正阳具有扎实的表演功底，在拍摄电视剧《爱的相对论》时，他不仅在表演上游刃有余，甚至有时还会冒出许多新鲜的想法，通过及时与导演以及搭戏演员的沟通令整个拍摄过程更加顺畅，人物也塑造得更加立体丰满。赵正阳也凭借其幽默风趣的演绎，获得了导演的赞扬（网易评） 。
赵正阳在电视剧《媳妇是怎样炼成的》中，凭借张弛有度的表演，将范亮刻画得活灵活现。赵正阳举手投足间的表演十分到位，不夸张却又能深入人心（新浪评） 。他所塑造的范亮幽默可爱、受夹板气，给观众留下了深刻的印象（北青网评） 。
赵正阳给观众留下很多幽默、耍宝、喜欢自嘲的荧屏形象，而在电视剧《约会专家》中，他所塑造的韩伟则让观众看到了他的另外一面 ；赵正阳在塑造角色时则更加注重对韩伟这一角色的内心、动作以及语言的塑造及诠释，将韩伟的矛盾心理演绎得淋漓尽致（搜狐评） 。