Yılmaz Erdoğan çocukluğunu Ankara'da geçirdi. İlk ve ortaokulu bitirdikden sonra Ankara Aydınlıkevler Lisesine devam eden Erdoğan, lise eğitimini bitirdikten sonra İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi'ni kazandı. İstanbul'un Kocamustafapaşa semtinde 3 arkadaşının öğrenci evine yerleşti. Eğitim hayatını tamamlamadan Ferhan Şensoy'un Nöbetçi Tiyatro kadrosuna katıldı. İlk kez 1988'de "Olacak O Kadar" adlı televizyon komedi programının senaryo-yazar kadrosunda yer aldı. Tiyatro yaşamına Necati Akpınar ile birlikte kurduğu Beşiktaş Kültür Merkezi'nde devam etti.1993 yılında kendi yazdığı ve Demet Akbağ ile baş rollunü paylaştığı "Bir Demet Tiyatro" isimli televizyon dizisinde "Mükremin Çıtır" karakteriyle Türkiye çapında büyük ses getirdi. "Otogargara" ise son olarak yazdığı müzikaldi ve tiyatro severlerin yoğun ilgisiyle 4 yıl kapalı gişe oynadı. Yine kendisinin yazdığı ve oynadığı tek kişilik "Cebimdeki Kelimeler" oyunu, Beşiktaş Kültür Merkezi'nde sahnelendi. Erdoğan'ın ayrıca çok sayıda şiiir kitabı da vardır. Senaryosunu yazdığı ve yönetmenliğini paylaştığı "Vizontele" (2000) filmi büyük başarı kazandı. Sadri Alışık Ödülleri En İyi Erkek Oyuncu, Altın Kelebek Ödülleri En İyi Komedi dizisi, AACTA En İyi Yardımcı Erkek oyuncu, Afife Tiyatro Ödülleri Cevat Fehmi Başkurt özel ödülü gibi bir çok ödülün sahibi oldu. 2013 yılında yazıp yönetip oynadığı sinema filmi "Kelebeğin Rüyası" ile yurt dışına açıldı. Başrollerini Zeynep Farah Abdullah, Şükran Ovalı ve Songül Öden'in paylaştığı "Ekşi Elmalar" (2016) filmini çekti. Beğenilen filmde kendisi de rol aldı. Erdoğan, 1993-1998 yılları arasında Sanem Oktar ile evli kalmış, 1996 yılında Berfin Erdoğan isimli bir kız evladı dünya gelmiştir. 2006 yılından itibaren Türk sinema ve dizi oyuncusu Belçim Erdoğan ile evli olan sanatçının bu evlilikten 2010 yılında Rodin Erdoğan isimli bir erkek çocuğu vardır.