Deniz Erdoğan ve Mustafa Erdoğan isimli iki kardeşi olan Yılmaz Erdoğan, ilkokulu ve ortaokuludan sonra liseyi Ankara Aydınlıkevler Lisesi'nde okudu. 1987'de İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi'ni kazandı ancak lisans öğrenimini yarıda bırakıp Ferhan Şensoy'un "Nöbetçi Tiyatro" kadrosuna katılmayı tercih etti. Burada hem oyuncu, hem de yazar olarak görev yaptı. 1988'de "Güldüşünürü Tiyatrosu"nu kurdu. Bu tiyatroda kendi yazdığı ve yönettiği "Kanuni Sultan Süleyman ve Rambo" adlı oyunu sergiledi.

Bu yıllarda kendini oyun yazmaya adayan Erdoğan, Levent Kırca Tiyatrosu'nun "Gereği Düşünüldü" oyununu, "Olacak O Kadar" adlı televizyon serisinin senaryosunu, Yasemin Yalçın Tiyatrosu'nun "Kadınlık Bizde Kalsın" ve "Haşlama Taşlama" oyunlarını yazdı. "Umut Taksi" dizisinin de senaryo yazarı oldu ve dizide bir rol de üstlendi. 1994'te ortağı Necati Akpınar ile birlikte Beşiktaş Kültür Merkezi Oyuncuları'nı kurdu. "Sen Hiç Ateşböceği Gördün mü?", "Otogargara", "Cebimde Kelimeler", "Bana Bir Şeyhler Oluyor", "Haybeden Gerçeküstü Aşk" gibi büyük ilgi gören oyunları yazdı, bir kısmını da BKM'de sergiledi.

Bu sırada başrollerini Demet Akbağ ile paylaştığı "Bir Demet Tiyatro" adlı dizinin senaristliğini üstlendi, aynı zamanda bu dizideki "Mükremin" karakterini canlandırdı. Bu sayede şöhrete ulaştı.

Senaristi olduğu "Gereği Düşünüldü" oyunu, en büyük oyuncu kadrosuna sahip olma özelliğini taşıyordu ve oyun 4 yıl boyunca sergilendi.

Erdoğan, sinemaya geçişini "Vizontele" filmiyle gerçekleştirdi. Filmin senaryosunu yazdı, yönetmenliğini üstlendi aynı zamanda filmde rol aldı. Vizyona girdiği 2000 yılında Vizontele, Türkiye'de en çok izlenen sinema filmi ünvanını kazandı. Bu filmin devamı olan "Vizontele Tuuba"da da aynı görevleri üstlenen Erdoğan, 2003 tarihli bu filmle de büyük bir başarıya imza attı. 2005 yılında vizyona giren "Organize İşler" filmini de yazıp yönetti ve filmde başrolü oynadı. Filmde Erdoğan'a Demet Akbağ, Cem Yılmaz, Altan Erkekli gibi isimler eşlik etti.

Yılmaz Erdoğan yönetiminde, BKM Mutfak oyuncularının sahne aldığı "Çok Güzel Hareketler Bunlar", yayınlandığı dönemin en beğenilen programı oldu.

Erdoğan, oyunculuk, senaristlik ve yönetmenliğin yanı sıra şiirle de yakından ilgileniyor. İlk albümü "Kayıp Kentin Yakışıklısı" adlı bir şiir kaseti Prestij Müzik etiketiyle müzik marketlerde yerini aldı. Bu albüm Yılmaz Erdoğan'ın yazdığı 17 şiirden oluşuyor. Aynı zamanda albümde şiirlere eşlik eden türkülerden birini de kendi seslendirdi.

Erdoğan'ın şiir kaseti dışında "Kayıp Kentin Yakışıklısı", "Anladım" adlı şiir kitapları, "Hüzünbaz Sevişmeler" adlı bir öykü kitabı, "Haybeden Gerçeküstü Konuşmalar" ve "Kadınlık Bizde Kalsın" adlı eserleri de bulunuyor.

Yılmaz Erdoğan'ın yönetmenliğini yaptığı ve kendisinin de oynadığı 2013 yılının başında yayınlanan "Kelebeğin Rüyası" filmi, hem Türkiye'de hem de dünyada büyük ilgi gördü.

İlk evliliğini 1993'te Sanem Oktar ile yapan Erdoğan, 1998'de boşandı. Erdoğan'ın bu evlilikten Berfin adında bir kızı var.

İkinci evliliğini ise 9 Ağustos 2006'da Belçim Bilgin ile yaptı. Çiftin Rodin Erdoğan adında bir oğulları var.

Yönetmenliklik ve Yazarlık yaptığı yapımlar
Vizontele (2001)
Vizontele Tuuba (2004)
Organize İşler (2005)
Neşeli Hayat (2009)
Kelebeğin Rüyası (2013)

Tiyatro
Kanuni Sultan Süleyman ve Rambo (1992)
Kadınlık Bizde Kalsın
Umut Taksi (1993)
Otogargara (1995)
Cebimde Kelimeler (1995)
Sen Hiç Ateş Böceği Gördün mü? (2000)
Bana Bir Şeyhler Oluyor (2003)
Haybeden Gerçeküstü Aşk (2004)
Çok Güzel Hareketler Bunlar (2008)
Hanımhanımcık (2013)
Haybeden Gerçeküstü Aşk (2004)
Bana Bir Şeyhler Oluyor (2003)
Sen Hiç Ateş Böceği Gördün mü? (1999)
Cebimde Kelimeler (1995)
Otogargara (1995)
Kadınlık Bizde Kalsın
Gereği Düşünüldü
Kanuni Sultan Süleyman ve Rambo (İlk Oyunu)
Hanımhanımcık (2013)

Oyunculuk
Siyabend ile Heco (1991)
Vizontele (2001)
Vizontele Tuuba (2004)
Organize İşler (2006)
Neşeli Hayat (2009)
Çok Filim Hareket Bunlar (2010)
Bir Zamanlar Anadolu'da (2011)
Gergedan Mevsimi (2012)
Kelebeğin Rüyası (2013)

TV Dizisi
Olacak O Kadar (1988)
Haşlama Taşlama (1993)
Yaseminname (1994)
Bir Demet Tiyatro (1995)
Bir Demet Tiyatro (2006)
Kalpsiz Adam (2008)
Bir Demet Tiyatro (2006)
Ölümsüz Aşk (2003)
Haşlama Taşlama (2000)
Yaseminname (1994)
Bir Demet Tiyatro (1993)
Umut Taksi (1993)
Olacak o Kadar

Yayımlanmış Kitapları
Feriştah'ın Fentezileri (Bir Demet Tiyatro Dizisi Diyalogları)
Cebimde Kelimeler (Oyun)
Otogargara (Oyun)
Hijyenik Aşklar (Kısa güldürü hikâyeleri)
Anladım (Şiir)
Haybeden Gerçeküstü Konuşmalar (Diyaloglar - Sonradan Haybeden Gerçeküstü Aşk adıyla oyunlaştırılmıştır.)
Hüzünbaz Sevişmeler (Deneme)
Kadınlık Bizde Kalsın (Oyun)
Kayıp Kentin Yakışıklısı (Şiir)
Laz Bakkal ile Tombalak (Bir Demet Tiyatro Dizisi Diyalogları)
Bana Bir Şeyhler Oluyor (Oyun)
Sahiler Düş Düşler Sahi (Şiir)