Кэн (Кэнсяку) Ватанабе родился 21 октября 1959 года в Койде (префектура Ниигата, Япония), в семье учителей.

В школе обучался игре на трубе, играл в школьном оркестре, тогда же начал изучать актерское мастерство.

В 1978 году Ватанабе отправился в Токио, решив стать актером, и поступил в театральную студию. Дебют начинающего актера на сцене состоялся в 1981 году и привлек к нему внимание публики. Через год он начал сниматься на телевидении, а в 1984 году впервые появился и на "большом" экране.

Широкую известность в Японии Кэну Ватанабе принесла главная роль в историческом телесериале "Одноглазый дракон Масамуне" (1987), в которой он сыграл легендарного даймё Датэ Масамуне. В том же году Ватанабе был отмечен премией как лучший молодой актер - за роль в фильме "Море и яд".

В 1989 году во время съемок у актера была диагностирована лейкемия, через год лечения он продолжил съемки, но в 1994 году произошел рецидив. Вновь играть на телевидении Ватанабе стал лишь на следующий год.

В 1998 году он вернулся в кино, получив за фильм Кидзуна премию Японской академии, второй такой наградой он был отмечен в 2002 году - сыграв роль Фудзивары Мичинаги (исторической фигуры эпохи Хэйан, супруга Мурасаки Сикибу) в фильме "Гэндзи".

2001 году Ватанабе вновь начал играть на сцене. Кэн завоевал популярность в Японии главным образом благодаря ролям самураев, именно поэтому его Эдвард Цвик пригласил на ведущую роль в своей картине "Последний самурай" (2003), где его партнером по съемочной площадке стал Том Круз. За роль в "Последнем самурае" Кэн номинировался на самые престижные награды, включая "Оскар" и "Золотой глобус".

В 2005 году Кэн исполнил главную роль в японской картине "Первый год на севере", а также появился в образе псевдо Ра'с аль Гула в картине Кристофера Нолана "Бэтмен: Начало".

Также в 2005 году вместе с Чжан Цзыи Кэн снялся в оскароносной картине "Мемуары гейши", где он исполнил роль председателя.

В 2006 году с Кеном в главных ролях вышли картины "Воспоминания о завтра" и "Письма с Иводзимы", а в 2009 году ему достались главные роли в картинах "Солнце, которое не светит" и "История одного вампира".

В 2010 году Кэн вместе с Джоном Кьюсаком исполнил главную роль в фильме "Шанхай".

В том же году Ватанабе вновь появился в картине Кристофера Нолана, на этот раз в оскароносной "Начало", главные роли в которой исполнили Леонардо ДиКаприо} и Марион Котийяр.

В 2011 году Ватанабе исполнил главную роль в драме Томоюки Такимото "Космический корабль Хаябуса: Долгий путь домой", рассказывающей о беспилотном космическом аппарате «Хаябуса», принесшим образцы с астероида «Итокава 25143».

В 2013 году Кэн исполнил главную роль в драме "Непрощенный", где ему досталась роль искусного воина Джубея Каматы, решившего никогда больше не браться за меч, но в условиях бедности ему приходится хорошо обдумать свое решение.

В 2014 году Кэн вместе с Аароном Тейлором-Джонсоном и Элизабет Олсен снялся в ремейке фильма "Годзилла".

В том же 2014 году Кэн вместе с Лиамом Нисоном и Эндрю Гарфилдом приступил к съемкам в картине Мартина Скорсезе "Молчание", выход которой запланирован на 2015 год.

На тот же 2015 год запланирована картина Гаса ван Сента "Море деревьев", в которой Кэн вместе с Мэттью МакКонахи получили главные роли.