Daniel Mays nació en Epping, Essex, y se formó en la Escuela de Arte Dramático de la Royal Academy. Desde su graduación en el año 2000, ha ganado el amplio reconocimiento de la crítica por sus diversos papeles para el cine, la televisión y el teatro.
Mays ganó por primera vez popularidad en 2001, cuando el director británico Mike Leigh lo eligió para su película Todo o nada (All or Nothing), trabajo por el cual cosechó entusiastas críticas. Volvió a reunirse con Leigh cuando protagonizó junto a Imelda Staunton, el drama El secreto de Vera Drake (Vera Drake), que fue nominado a tres Oscar®, tres BAFTA y seis British Independent Film Awards, incluyendo la categoría de mejor película independiente británica.
Entre sus trabajos para el cine se incluyen Pearl Harbor de Michael Bay; Un buen año (A Good Year) de Ridley Scott; y el poderoso drama religioso de época irlandés, Middletown, dirigido por Brian Kirk. En el verano de 2006, Mays rodó el papel de Tommy Nettle, junto a James McAvoy y Keira Knightley, en la muy premiada Expiación. Más allá de la pasión (Atonement), adaptación de la novela homónima de Ian McEwan que dirigió Joe Wright.
Además, protagonizó Hippie Hippie Shake, junto a Cillian Murphy y Sienna Miller, sobre la vida del editor de la contra-cultura Richard Neville y sus desventuras en Londres a finales de los años 60; el éxito The Bank Job, dirigido por Roger Donaldson y coprotagonizado por Jason Statham y Saffron Burrows; la aplaudida película de Nigel Cole, Made in Dagenham, junto a Sally Hawkins, Miranda Richardson y Bob Hoskins; y el thriller británico Shifty, que se estrenó con una calurosa recepción en el Festival de Cine de Londres y fue nominada a cinco premio de los British Independent Film incluyendo el de mejor actor de reparto para May.
La carrera de Mays en teatro también le ha hecho ganarse muchos aplausos. En 2004, Ramin Gray lo eligió para la obra de teatro Ladybird de Vassily Sigarev. En el Royal Court, ha participado en Scarborough y a continuación en The Winterling de Jez Butterworth y Motortown de Simon Stephen.
En televisión interpretó el papel principal de Carter Kranz en la serie nominada a tres premios BAFTA, Funland. También protagonizó el drama de ITV, Half Broken Things, y la película de Abi Morgan ganadora del BAFTA, White Girl para BBC 2. También fue elegido para el reparto de la nueva versión de Nick Love de The Firm, y en la comedia de situación de gran éxito de Channel 4, Plus One, así como la trilogía de películas hito de la cadena Channel 4, Red Riding, por la que ganó una abrumadora atención de la crítica.