伍思凱從8歲起學鋼琴,15歲便在西餐廳幫黃鶯鶯鋼琴伴奏。17歲就讀于復興美工時,開始和同伴組成樂隊在大學校園巡回演唱,演出一場是500臺幣,排練的費用超過一千塊。為了能繼續自己的夢想,樂隊的幾個人拿著最便宜的酒扎,打臨工,就這樣持續了一年。有一次在練習的時候伍思凱被貝斯手罵：“節拍跟不上,又唱不準”。痛定思痛后,經過半年時間苦練,伍思凱正式加入了另一個樂團,開始在酒吧演出。攢了8個月的錢買到了很想要的西洋樂器。
1986年,和鄭怡合唱《我和你》首次在歌壇發聲；2月。和馬玉芬,彭佳慧等灌錄了一張翻唱的合輯《可登流行45》,年銷量達30萬張,就此進入大眾的視野。1988年9月,發行首張個人專輯《愛要怎么說》,即獲得中國時報最佳新人獎亞軍,年度十大金曲排行亞軍,1989年全年新加坡電臺龍虎榜最高榮譽歌曲。同年。與馬玉芬合唱《關于愛情》。1989年3月,發行專輯《等著你.愛著你》,專輯中歌曲《愛到最高點》成為《心中有國旗》主題曲,專輯同名主打歌獲得新加坡電臺十大龍虎榜第二名；5月,發行群星合集《我們ii-生日快樂》；10月,發行個人專輯《我最愛的朋友》,專輯同名主打歌獲得90年新加坡十大龍虎榜金曲第4名。1990年1月。獲得第一屆臺灣金曲獎最佳新人獎；7月,發行專輯《特別的愛給特別的你》,專輯同名主打歌《特別的愛給特別的你》在新加坡933電臺蟬聯12周冠軍寶座,獲得香港第13屆十大中文金曲獎,1990年度十大勁歌金曲頒獎典禮最受歡迎普通話歌曲銅獎,入圍第三屆臺灣金曲獎最佳年度歌曲獎,在臺灣,新加坡,香港各地排行榜居高不下。1991年4月,發行電影原聲帶專輯《少年張三豐》；7月,發行專輯《愛的過火》,憑此專輯入圍第四屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎；同年,赴美國進修吉他；獲邀演唱的影視歌曲《雙城故事》入圍第28屆臺灣金馬獎最佳電影插曲。1992年,發行專輯《不同》。1993年3月,發行新歌精選集《我真的很不錯》,專輯同名主打歌《我真的很不錯》被選為”國家產品形象“主題曲,此后成為中華職棒開賽主題曲。同年,出版個人精選集《真愛精選輯》；與可登唱片合約期滿,加盟點將唱片,隨后發行全新風格專輯《最愛是你》,憑此專輯入圍第六屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎,其中專輯同名主打歌成為衛視中文臺日劇《最愛是你》主題曲,入圍第六屆臺灣金曲獎最佳年度歌曲獎；同年,進修鋼琴。1994年,發行專輯《愛與愁·愛全給了你》,憑此專輯入圍第七屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎。1995年,發行專輯《心動了》,收錄了一些伍思凱演唱的為其他歌手創作的作品《情網》,《不只是朋友》等等。1996年,發行專輯《你愛誰》,憑此專輯入圍第八屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎。1997年,發行專輯《舞月光》,歌曲《玩火》成為新加坡戒煙活動主題曲；同年進修聲樂,亦擔任張信哲唱片制作人,進入制作人行列。1998年,前往美國波士頓伯克利音樂學院繼續進修爵士,專輯因故順延至1999年初,年底回國制作唱片。1999年,加盟EMI唱片公司發行專輯《怎么做朋友》。2000年,發行精選集《分享伍思凱》。2001年,發行專輯《想念》,憑此專輯入圍第13屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎。2003年,發行專輯《愛的鋼琴手》,專輯風格涵蓋了搖滾,抒情溫暖曲風,英國R&B,沙發音樂甚至印度曲風,憑此專輯獲得第15屆臺灣金曲獎最佳國語男演唱人獎；同年12月19日,在北京舉辦”小伍——最愛的朋友“演唱會。2006年,3月與潘美辰合演音樂劇《北京女孩》；4月,加入《夢想中國》成為明星評委。2007年,發行創作新歌精選輯《伍思凱的音樂天空》；同年,在內地電視劇《晴天日記》中客串。2008年,加盟豐華唱片公司。2009年,主演電影《星光依舊燦爛》；同年,發行專輯《小伍歌,故事的第一行》,主打歌《故事的第一行》由方文山量身訂做,突破以往“伍式情歌”曲風,給歌迷一番全新感受,隨碟額外收錄2010上海舉行的世博歌曲《BetterCityBetterLife》。2010年,加盟《非同凡響》成為評委。2011年10月15日-16日,在臺北國際會議中心舉辦個人巡回演唱會“特別的愛給特別的你-我們之間的故事”；11月,獲得新加坡金曲獎流行樂壇榮譽大獎。2012年3月8日,主持公視節目《我們的音樂故事》,進軍主持界；3月26日,在新加坡博覽中心展開巡演海外場。2013年,參加綜藝節目《我為歌狂》,和紀敏佳,郁可唯,羅中旭組成的藍隊逆襲贏得最后冠軍。2014年9月8日晚,“蘇州月·中華情”2014年央視中秋晚會在太湖舉行,伍思凱牽手內地歌手郁可唯,共同演唱央視中秋晚會主題曲《海上明月》,體現大團圓的主題,為大家帶來一絲團圓的溫暖。2015年,舉行“伍思凱SKYFIVE樂團特別的愛給特別的你”巡回演唱會11場；6月,擔任第26屆臺灣流行音樂金曲獎頒獎禮總召。2022年8月19日,加盟綜藝節目《來看我們的演唱會》。11月19日,參演《來看我們的演唱會》。2023年6月29日,參加《“灣區升明月”2023大灣區電影音樂晚會》。伍思凱平面寫真伍思凱演出現場伍思凱
伍思凱的妻子是連麗,兩人婚后育有一兒一女。
2001年,為花蓮亞運擔任代言人。與達人女中應屆畢業生一同錄制“分享伍思凱畢業紀念CD”。2002年,在北京人民大會堂擔任全國人大環境與資源保護委員會所主辦的“藍色天空”公益活動特別嘉賓。2003年,赴越南為顏面殘障者募款同時擔任愛心大使。2004年,赴馬來西亞為洗腎中心募款同時擔任愛心大使。2006年,為“BAZAAR明星慈善夜”創作并演唱主題歌《分享愛》。2007年,為濟南臺“天下無雙”節目慈善義演。2008年5月20日晚,參加了“為了災區的孩子”賑災義演晚會,抱病演唱了《分享愛》,在自己的T恤上簽了名字,工作人員將把這件特殊意義的T恤公開拍賣,把所得捐給災區的孩子。5月,參加《以生命的名義》四川省抗震救災大型特別節目,與群星合唱《手牽手》。在香港參加《演藝界512關愛行動》大匯演,與群星演唱《明天會更好》,與劉若英詩朗誦,與庾澄慶,蘇芮演唱《奉獻》。2016年3月,出席了“善濟醫社”舉辦的“善濟愛心慈善晚會”并現場獻唱。
伍思凱擁有深厚的學院化根底,儒雅的書生形象,高亢干凈又富有感染力的聲音和東西方音樂結合的獨特表現方式,作為全能型的音樂人,他能在一群實力派與偶像派的夾縫中將歌聲留給那些懂他的人,被臺灣歌壇譽為“愛的歌手”。伍思凱的歌曲曲調和意境都極具標簽性,曲調易記,唱腔獨特,尤其是他偏愛在緊湊的旋律中數度攀升音高。耐聽,濃情,夠味,是伍思凱情歌的關鍵詞,他總是能創作出感動人心的旋律,再用他高亢的嗓音唱出令人激昂的情緒。就算沒有文字,他的音樂,仍然是完整的。而配上文字的伍思凱的音樂,在愛情和友情兩部分的表現,給人截然不同的感觀：愛情中的他,隱諱而飄忽；談起朋友的他,跳動著希望。他的歌聲總能輕易跨越時間的痕跡輕輕敲打我們那根感性的心弦。伍思凱