Родился 10 апреля 1973 года в Булонь-Бийанкуре (Франция).

Родители Гийома - фремеры-коневоды, поэтому детство будущий актер провел в сельской местности Сын коневодов, недалеко от Парижа. По понятным причинам Кане в юности собирался стать жокеем, но из-за полученной травмы был вынужден  поменять свои планы.

Окончив актёрские курсы Франсуа Флорана, в 1994 году Гийом Кане дебютировал на сцене театра Эберто. Так началась его успешная актерская карьера. После ряда удачных ролей в европейских фильмах в 2006 году Кане как режиссер поставил детектив «Не говори никому», имевший большой успех у критиков и публики.

В 2001—2006 годах Гийом состоял в браке с актрисой Дайан Крюгер.

С 2007 года встречается с актрисой Марион Котийяр, с которой сыграл в фильмах «Влюбись в меня, если осмелишься» и «Последний полет».

19 мая 2011 у пары родился сын Марсель.

Фильмография:

Актер:

Boy and His Shoe  /2012

Новая война пуговиц /La guerre des boutons/ 2011

Прошлой ночью в Нью-Йорке /Last Night/2010

Шпионы /Espion(s)/ 2009

Последний полет /Le dernier vol/ 2009

Последнее задание /Farewell/ 2009

Командировка /Voyage d'affaires/ 2008

Кровные узы /Liens du sang, Les/ 2008

Clé du problème, La /2008

Просто вместе /Ensemble, c'est tout/ 2007

Ключ /La clef/ 2007

Билет в космос /Un ticket pour l'espace/ 2006

Не говори никому /Ne le dis а personne/ 2006

Счастливого Рождества /Joyeux Noël/ 2005

Ад /Enfer, L'/ 2005

Глюк /Narco/ 2004

Electrochoc /2004

Влюбись в меня, если осмелишься /Jeux d'enfants/ 2003

Брат Воина /Frère du guerrier, Le/ 2002

Владельцы /Mille millièmes/ 2002

Как скажешь /Mon idole/ 2002

Видок /Vidocq/ 2001

Жало рассвета /Morsures de l'aube, Les/ 2001

Пляж /Beach/ 2000

Верность /Fidélité, La/ 2000

День, когда вернулись лошадки /Day the Ponies Come Back/ 2000

J'peux pas dormir... /2000

Je règle mon pas sur le pas de mon père /1999

Porteur de destins, Le /1999

Trait d'union /1999

Те, кто меня любят, поедут поездом /Ceux qui m'aiment prendront le train/ 1998

В самое сердце /En plein coeur/ 1998

Sentimental Education  /1998

Кавалер Пардайон /Pardaillan/ 1997

Барракуда /Barracuda/ 1997

"Vocation d'Adrienne, La" /1997

Cheval de coeur, Le /1996

Voyage de Pénélope, Le /1996

17 ans et des poussières /1996

Je m'appelle Régine /1996

Ils n'ont pas 20 ans /1995

Fils unique /1995

Colline aux mille enfants, La /1994

Жанна /Jeanne/ 1994

Алис Невер /"Juge est une femme, Le"/ 1993

Режиссер:

Маленькие секреты /Les petits mouchoirs/ 2010

Не говори никому /Ne le dis а personne/ 2006

Как скажешь /Mon idole/ 2002

J'peux pas dormir... /2000

Scénario sur la drogue /2000

Люблю /Je taim/ 1998

Sans regrets /1996

Сценарист:

Маленькие секреты /Les petits mouchoirs/ 2010

Не говори никому /Ne le dis а personne/ 2006

Как скажешь /Mon idole/ 2002

J'peux pas dormir... /2000

Люблю /Je taim/ 1998