Cem Özdemir ist ausgebildeter Erzieher und hat 1994 sein Studium der Sozialpädagogik an der Evangelischen Fachhochschule für Sozialwesen in Reutlingen abgeschlossen.
1994 wurde er als erster Abgeordneter türkischer Herkunft für Bündnis 90/Die Grünen in den Deutschen Bundestag gewählt.
Von 2004 bis 2009 war Cem Özdemir Mitglied des Europäischen Parlaments und außenpolitischer Sprecher seiner Fraktion.
Von 2008 bis Januar 2018 war er Bundesvorsitzender, bei der Bundestagswahl 2017 Co-Spitzenkandidat von Bündnis 90/Die Grünen.
Von 2017 bis 2021 war er Vorsitzender des Ausschusses für Verkehr und digitale Infrastruktur im Deutschen Bundestag.
Bei der Bundestagswahl 2021 hat er seinen Wahlkreis Stuttgart I gewonnen und wurde direkt in den Deutschen Bundestag gewählt.
Von Dezember 2021 bis Mai 2025 gehörte er als Bundesminister für Ernährung und Landwirtschaft der Bundesregierung an. Von November 2024 bis Mai 2025 war er zusätzlich Bundesminister für Bildung und Forschung.
Bei der Landtagswahl 2026 hat er seinen Wahlkreis Stuttgart II gewonnen und wurde direkt in den Landtag von Baden-Württemberg gewählt.
Seit 13. Mai 2026 ist Cem Özdemir Ministerpräsident von Baden-Württemberg.
Cem Özdemir ist Vater zweier Kinder.