Narodil se v Los Angeles v Kalifornii v židovské rodině. Vyrůstal v Pacific Palisades v Kalifornii se svou mladší sestrou Alisonovou (narozenou 9. března 1986).  Absolvoval lekce klavíru a hrál v místním divadle Palisades.

Jason Segel se do povědomí dostal díky roli v seriálu Freaks and Geeks (1999 - 2000). Slávu mu však přinesla až role Marshalla Eriksena v seriálu Jak jsem poznal vaši matku (2005). Kromě toho ho diváci mohou znát i z filmů jako Zbouchnutá (2007), Kopačky (2008), Kámoš k pohledání (2009), Zkažená úča (2011) či Čtyřicítka na krku (2012).