Родился 8 декабря 1957 в г. Солнцево Московской области. Третий ребенок в семье.
В 1974–1976 годах учился в Московском автомобильно-дорожном институте, откуда был взят в армию. В 1983 году окончил вечернее отделение факультета "Дороги и аэродромы" МАДИ. Окончил Высшие экономические курсы при Госплане СССР.
В 1976–78 годах служил в Вооруженных силах СССР в Московском военном округе.
С 1978 по 1980 год работал во Всесоюзном проектном и научно-исследовательском институте промышленного транспорта Госстроя СССР.
С 1981 года работал в аппарате Госплана РСФСР, где последовательно занимал должности: инженера, ведущего экономиста, главного специалиста, начальника подотдела Отдела внешнеэкономических связей.
С 1990 года — начальник подотдела Управления внешнеэкономических связей Государственного комитета экономики РСФСР.
В 1991 года — заместитель начальника управления — начальник отдела Управления внешнеэкономической деятельности, начальник подотдела Сводного отдела внешнеэкономических связей Министерства экономики РФ.
С 1993 года — руководитель Департамента иностранных кредитов и внешнего долга; начальник Департамента иностранных кредитов и внешнего долга Министерства финансов.
С ноября 1995 был — заместитель министра финансов РФ.
В сентября 1998 года после дефолта был введен в состав рабочей группы для проведения переговоров с владельцами государственных краткосрочных облигаций и облигаций федеральных займов по вопросу урегулирования государственного долга РФ.
С февраля 1999 года — первый заместитель министра финансов РФ.
В марте 1999 года был назначен заместителем управляющего от РФ в Европейском банке реконструкции и развития.
В мае 1999 года назначен министром финансов РФ в правительстве Сергея Степашина.
В июне 1999 года назначен членом Совета Безопасности РФ.
19 августа 1999 был назначен министром финансов в правительстве Владимира Путиным.
В сентября 1999 года был включен в состав Комиссии при Президенте РФ по вопросам военно-технического сотрудничества с иностранными государствами.
10 января 2000 года был назначен первым заместителем председателя правительства РФ.
С января 2000 года — председатель Комиссии Правительства РФ по оперативным вопросам.
26 января 2000 года стал председателем Совета Министров Союза Белоруссии и РФ.
7 мая 2000 года назначен председателем правительства РФ, 17 мая 2000 года утвержден Государственной Думой.
В июне 2000 года назначен председателем Комиссия правительства РФ по военно-промышленным вопросам и председателем Федеральной антитеррористической комиссии.
С октября 2000 года — председатель Совета по предпринимательству при Правительстве РФ.
В апреле 2003 года заместитель генерального прокурора России Владимир Колесников заявил, что у Генеральной прокуратуры появились "вопросы и претензии" к Касьянову в связи с расследованием дела о злоупотреблениях в Госкомрыболовстве.
В ноябре 2003 года Касьянов выступил за сокращение срока службы в армии по призыву до одного года.
Свободно владеет английским языком.
Женат. Дочь Наталья.