Fils du réalisateur et scénariste Jean-Pierre Desagnat et frère de François Desagnat, également metteur en scène et scénariste, Vincent Desagnat emprunte une voie différente de ceux-ci, préférant d'abord se destiner aux arts plastiques. Devenu ensuite animateur sur Fun Radio et Radio Nova, il fait la rencontre d'un dénommé Michaël Youn, avec qui il écrira et interprétera des sketchs dans l'émission matinale Morning Live diffusée sur M6.
Ses premières expériences cinématographiques, il les doit à son frère qui le dirige dans le court métrage Calidoscopico (1999) et à Edouard Baer qui lui offre un rôle de fan dans La Bostella (2000). Fidèle complice de Michaël Youn, Vincent Desagnat participe à ses "quatre cents coups" sur grand écran, en lui donnant la réplique dans la rocambolesque comédie La Beuze (2003) et en accomplissant Les 11 commandements de la blague en 2004.
Fort de ses nouveaux talents d'acteur, il partage, aux côtés de Bruno Salomone et Armelle Deutsch, l'affiche du film chorale Le Carton, adapté d'une pièce "qui déménage". Ayant fait de la comédie son genre de prédilection, Vincent Desagnat joue également les Fracassés pour Franck Llopis et Les Aristos pour Charlotte De Turckheim.
L'acteur poursuit avec la comédie d’horreur Les Dents de la nuit en 2008, et la comédie Cyprien en 2009, dans laquelle il côtoie Elie Semoun. Cette même année, il prête sa voix à un personnage du dessin animé Lascars, avant de retrouver en 2010 son partenaire de toujours Michael Young dans Fatal, film né d'un de leurs fameux sketchs et parodiant les rappeurs et le milieu du showbiz.
En 2013, Vincent Desagnat est à l'affiche de la comédie La Vraie Vie des Profs de Emmanuel Klotz et Albert Pereira Lazaro. Un an plus tard, les réalisateurs Philippe Lacheau et Nicolas Benamou lui offrent le rôle de Ernest dans Babysitting. Avec ses 2,3 millions de téléspectateurs au box officie français, une suite intitulée Babysitting 2 est réalisée dans laquelle Vincent Desagnat reprend son rôle.
En 2016, l'acteur retrouvera Nicolas Benamou pour son nouveau long-métrage A fond et sera de nouveau dirigé par son frère, François Desagnat, dans Logement Partagé.