Els seus pares, Henry i Beatrice, es dedicaven a escriure obres de teatre. Henry de Mille va morir quan Cecil tenia dotze anys i la seva mare va començar a mantenir la llar després d'obrir un col·legi per a noies i una companyia de teatre. Massa jove per enrolar-se en l'exèrcit i participar en la guerra dels Estats Units contra Espanya, va seguir el seu germà William a Nova York per estudiar a l'Acadèmia d'Arts Dramàtiques. Va fer el seu debut a Nova York el 1900 amb la companyia teatral de Charles Frohman, amb l'obra Hearts Are Trumps.[3] L'any següent treballaria en altres produccions de Frohman, com To Have and to Hold i Are You a Mason?.[4] El 16 d'agost de 1902 es va casar amb Constance Adams, amb qui havia coincidit en la companyia del seu debut.[4]
Va ser durant vint anys actor i mànager de la companyia de la seva mare. El 1911, DeMille va conèixer el productor de vodevils Jesse L. Lasky, amb qui produiria el musical d'èxit California, que es va estrenar el 1912. El 1913, cansat del teatre, va fundar, al costat de Jesse L. Lasky i Sam Goldwyn, la Jesse L. Lasky Feature Play Company, que uns anys més tard esdevindria la Paramount, i l'any següent va produir The Squaw Man (1914), codirigida amb Oscar Apfel, que fou un gran èxit. Entre les seves pel·lícules inicials cal destacar Brewster's Millions (1914), també codirigida amb Oscar Apfel, The Warrens of Virginia (1915) i The Cheat (1915).
Va produir i va dirigir setanta pel·lícules i va estar molt lligat a moltes més. La majoria de les seves pel·lícules són comèdies. La seva filla, Katherine DeMille, es va casar amb l'actor Anthony Quinn en contra dels seus desitjos, i mai l'hi va perdonar.
També és molt conegut per les seves produccions de films èpics i bíblics, com Rei de reis (King of Kings) i Els Deu Manaments (1923).
↑Diccionario de Arte I. Barcelona: Biblioteca de Consulta Larousse. Spes Editorial SL (RBA), 2003, p.158. ISBN 84-8332-390-7 [Consulta: 28 novembre 2014].