1984년 07월 04일, 0세 때, 이제훈은 서울특별시 종로구 효자동에서 태어났다.

0000년 00월 00일, 00세 때, 이제훈은 송현고등학교를 졸업했다.

0000년 00월 00일, 00세 때, 이제훈은 고려대학교 생명정보공학과에 다니다 학업을 그만뒀다.

0000년 00월 00일, 00세 때, 이제훈은 배우의 길을 택해 한국예술종합학교 연극원 연기과로 옮겼고, 이후 그곳도 마치지 않고 중퇴했다.

2006년 00월 00일, 22세 때, 이제훈은 단편영화 〈진실, 리트머스〉로 연기 활동을 시작했다.

2009년 00월 00일, 25세 때, 이제훈은 장편영화 〈약탈자들〉로 처음 장편 무대에 섰다.

2010년 00월 00일, 26세 때, 이제훈은 드라마 〈세 자매〉로 텔레비전 연기를 시작했다.

2011년 00월 00일, 27세 때, 이제훈은 독립영화 〈파수꾼〉의 기태와 전쟁영화 〈고지전〉의 신일영 대위를 연기해 주목받기 시작했다.

2011년 00월 00일, 27세 때, 이제훈은 〈파수꾼〉으로 대종상과 청룡영화상의 신인남우상을 받았다.

2012년 00월 00일, 28세 때, 이제훈은 영화 〈건축학개론〉과 드라마 〈패션왕〉에 출연했다.

2012년 10월 25일, 28세 때, 이제훈은 병역 의무를 위해 입대해 서울지방경찰청 의무경찰로 복무를 시작했다.

2014년 00월 00일, 30세 때, 이제훈은 전역 후 복귀작으로 SBS 드라마 〈비밀의 문〉에서 사도세자 이선을 맡았다.

2014년 07월 24일, 30세 때, 이제훈은 의무경찰 복무를 마치고 만기 전역했다.

2015년 05월 00일, 30세 때, 이제훈은 필리핀을 찾아 태풍 피해 주민을 만나고 세부의 맹그로브 숲 조성 활동을 도왔다.

2016년 00월 00일, 32세 때, 이제훈은 tvN 드라마 〈시그널〉에서 프로파일러 박해영을 연기했다.

2017년 00월 00일, 33세 때, 이제훈은 영화 〈박열〉에서 독립운동가 박열을, 〈아이 캔 스피크〉에서 공무원 박민재를 연기했다.

2018년 00월 00일, 34세 때, 이제훈은 SBS 드라마 〈여우각시별〉의 이수연 역으로 SBS 연기대상 최우수연기상을 받았다.

2019년 00월 00일, 35세 때, 이제훈은 양경모 감독, 김유경 프로듀서와 함께 영화 제작사 하드컷을 공동으로 세웠다.

2020년 00월 00일, 36세 때, 이제훈은 영화 〈사냥의 시간〉에서 준석을 연기했고, 작품은 넷플릭스로 해외에 공개됐다.

2021년 00월 00일, 37세 때, 이제훈은 SBS 드라마 〈모범택시〉에서 복수 대행 기사 김도기를 맡아 시리즈의 주인공이 됐다.

2021년 00월 00일, 37세 때, 이제훈은 옴니버스 영화 〈언프레임드〉의 단편 〈블루 해피니스〉를 직접 쓰고 연출했다.

2021년 00월 00일, 37세 때, 이제훈은 〈모범택시〉로 SBS 연기대상 최우수연기상을 받았다.

2021년 05월 00일, 36세 때, 이제훈은 넷플릭스 시리즈 〈무브 투 헤븐〉에서 조상구를 연기했고, 이 역으로 같은 해 아시아 콘텐츠 어워즈 남자연기상을 받았다.

2022년 03월 06일, 37세 때, 이제훈은 산불 피해 주민을 돕기 위해 희망브리지 전국재해구호협회에 1억 원을 기부했다.

2024년 00월 00일, 40세 때, 이제훈은 영화 〈탈주〉의 임규남과 MBC 드라마 〈수사반장 1958〉의 박영한을 연기했다.

2024년 00월 00일, 40세 때, 이제훈은 〈수사반장 1958〉로 MBC 연기대상 최우수연기상을 받았고, 한지민과 함께 제45회 청룡영화상 진행을 맡았다.

2024년 03월 00일, 39세 때, 이제훈은 컴퍼니온을 운영하며 인건비와 임대료 같은 고정비가 해마다 늘어 회사를 세운 것을 자주 후회한다고 털어놓았다.

2025년 00월 00일, 41세 때, 이제훈은 드라마 〈협상의 기술〉에서 윤주노를 연기했다.