14 Mart 1971 yılında dünyaya geldi. Babası oyuncu Feridun KARAKAYA'dır. 7 yaşındayken, babası bir Cilalı İbo filmi çekerken Cem, bir çocuk rolünde kamera karşısına geçti. İlkokula giderken sabahın erken saatlerinde, hava henüz aydınlanmadan kaldırılır, kahvaltıdan sonra doğrudan okula gönderilirdi. Cem, babasının sürekli uyuduğunu fark etti, öğlen eve döndüğünde bile babasının hala uyumakta olduğunu gözlemledi. Bu durum, genç Cem'i düşündürdü ve "Ben de tiyatrocu olmalıyım!" dedi. Ortaokul yıllarında, Türk Ticaret Bankası Çocuk Tiyatrosu'na katılarak tiyatro sahnesine adım atan Cem, sahnede düşerek ilk adımını yanlış attığını fark etti. Ancak bu, onun kararlılığını sarsmadı. Abisinin Amerika'ya gitmesiyle ilgi odağı haline gelen Cem, tiyatro yolunda ilerlemeye karar verdi. Üniversite olmadan olmaz denilince, İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Tiyatro Eleştirmenliği ve Dramaturji bölümüne kaydını yaptırdı. Tiyatro kariyerine figüran olarak başlayan Cem, yıllar içinde bu rolde devam etti. Tiyatro, televizyon dizileri, reklamlar ve sinema filmleriyle dolu yıllar geçti. Özel televizyonların yükselişiyle birlikte Cem'i arayan bir ajans, ona dizi teklifi getirdi ve "Ustura Kemal" adlı dizide televizyondaki ilk rolünü oynamasıyla birlikte kariyeri ivme kazandı. Reklam dünyasına da adım atan Cem, Yayla Margarin reklamında ilk kez ekran karşısına geçti. Yılların birikimi, Cem'e yönetmenlik yapma isteği uyandırdı. 2008 yılında, "Fareli Köyün Kavalcısı" adlı çocuk oyununu yöneterek ilk yönetmenlik deneyimini yaşadı. Oyun, 5. sezonuna rağmen hala kapalı gişe oynuyor. Cem Karakaya, şu anda İstanbul Büyükşehir Belediyesi Şehir Tiyatroları'nda babasından devraldığı Karakaya soyadını sürdürmeye devam ediyor. Küçüklerin gözlerinden büyüklerin ellerinden öperek, sevgiyle yoluna devam ediyor.
