1989年3月4日出生在河北省保定市雄县龙湾镇马务头村，5岁开始练功，10岁进入中国戏曲学校附中。
2003年，接拍电视剧《小兵张嘎》，饰演主角嘎子（张嘎）而成名。
2006年以全国生、旦、净、丑专业总排名第一的成绩考入中国戏曲学院。 同年，出演电影《龙的使命》，饰演小龙。
2007年，在与叶青青、刘景毅联袂主演的电影《继母日记》中饰演韩子毅；同年还出演电影《铁警雄风》，《留下来陪你》。电视剧方面，出演成浩导演作品《纯真年代》。
2008年，与杨丽晓、徐松子、张志彤主演阎建钢指导电影《一声唿哨》，在影片中饰演千勇。
2009年年初，谢孟伟接拍了献礼片《铁人》，在这部根据王进喜的先进事迹改编的影片《铁人》中，谢孟伟扮演的是王进喜最小的徒弟“小豹子”孙明元。 同年，出演军旅题材的电视剧《我的团长我的团》。
2010年，在电视剧《为了新中国，前进》中，扮演董存瑞的同乡兼战友郅振彪。 同年，与王宝强联合出演电视剧《夺宝》，饰演神枪手。2011年，加盟电影版《小小飞虎队》，大展搞笑天赋，为电影增加不少趣味。 同年，还与朱时茂，钟梅，苏瑾主演电影《让我再抱抱你》，饰演孙强。
2012年，与吴奇隆、甘婷婷、王新等共同主演电视剧《向着炮火前进》，饰演爱恨分明、敢作敢为的桩子。
2013年，谢孟伟加盟由云南卫视主办的青春纪实节目《士兵突击》，圆了自己的军人梦。
2013年，谢孟伟与王挺、王珂、王新等共同主演电视剧《英雄联盟》，饰演明面上是商人，背后实为锄奸小分队队员的余文墨。
2014年，与吴奇隆、唐于鸿、王新合作，主演都市电视剧《向着幸福前进》，饰演李强。同年与谭凯、蒋欣、程煜合作主演电视连续剧《边城》，饰演梁文权的助理。
2015年，在高能喜剧《非常同伙》中挑战反派角色 。谢孟伟主演的都市温情大戏《背着奶奶进城》于11月6日在山东卫视播出 。
2019年11月1日，由新片场影业出品、韩国导演朴柱天执导，实力派青年演员李彦明、谢孟伟主演的电影《猎鹰突击》在银川正式开机。
2020，“童年偶像”谢孟伟线上助农 粉丝团爱心助农一抢而空。 童年偶像谢孟伟热衷公益为平利县小学做贡献 鼓励学生强健体魄 。 动作网影《超神保镖》正式开机。 谢孟伟入围第五届青葱计划30强打开个人电影事业新篇章。
2021年5月25日，出演的重大革命历史题材剧《光荣与梦想》在北京卫视、东方卫视及腾讯视频、爱奇艺、优酷同步播出 。
2021年，参演黄建新、郑大圣执导的电影历史剧《1921》，在剧中饰演豹子 ；8月31日，主演军事动作枪战电影《漫画雄心》在腾讯视频播出，在片中饰演汪树 ；10月2日，出演的抗战电影《生死阻击》在爱奇艺上线 。
2021年11月，参与由《反贪风暴》系列导演林德禄执导的缉毒题材动作大片《隐秘世界》正式杀青。
2019年11月8日，谢孟伟宣布二胎喜讯。
对谢孟伟在屏幕上经常塑造的军人形象，观众们已再熟悉不过，他接连拍摄两部现代剧，引起人们对他是否有意转型的关注。总而言之，无论以何种形象出现，只要是好作品，就一定会获得观众的认可，期待谢孟伟新戏继续发力。
2020年6月8日，有网友称，谢孟伟与主办方当街起争执，耍大牌逼广州塔开放给他直播。其经纪人否认，称广州塔直播为既有计划，当时因会场分配起争执，之后已解决。