徳島県板野郡三俣村にて、長尾惣五郎の次男として誕生。東京高等工業学校建築科卒。旧徳島藩士・高井幸雄の娘・シウ子と結婚し、同家の婿養子となる。明治37年に徳島県立工業学校教諭となったのを皮切りに、明治39年に香川県立工芸学校長、大正3年に広島県立職工学校長、大正13年に台北州立台北工業学校長（第4代）に就任した。昭和4年現職のまま死去（59歳）。台北工業学校時代の綽名は「トマト」であった。
伊丹城主・伊丹親興（貞親）の子と推測される。永禄11年（1568年）、織田信長に擁された足利義昭が入洛すると、義昭に降って摂津国内で知行3万石を安堵されている（父・親興はこのとき和田惟政や池田勝正らと共に摂津三守護に任じられた）。翌12年（1569年）1月、本圀寺合戦では三好勢と戦っている。元亀元年（1570年）8月、信長に従って中島・天満森に着陣、元亀3年（1572年）には、佐久間信盛・柴田勝家らに従って河内国へ出陣し、引き続き織田勢（義昭方）に属して、三好義継・松永久秀らと戦っている。しかし信長と義昭が対立するようになると、一度は和田惟長に止められたものの、結局は義昭に味方し、かつての仇敵である三好・松永らとも結ぶが、元亀4年（1573年）に信長勢に攻められて賀島城を開城。翌天正2年（1574年）、伊丹城に籠るが、荒木村重に攻められて、同年11月15日には再び開城した（このとき父・親興は自害している）。以後しばらく消息不明となるが、本能寺の変後、馬廻として羽柴秀吉に仕え、天正20年（1592年）には肥前名護屋城に在陣している。秀吉の死後は黒田長政に属し、関ヶ原の戦いで戦死した。享年49。
安全かつ強靭な次世代型エネルギー社会の実現に向けて、核融合エネルギーを利用した新しいクリーンエネルギーの実用化を目指す応用開発研究に取り組むために、株式会社クリーンプラネットは東北大学電子光理学研究センターと、電子光理学研究センター内に2015年4月1日に「凝縮系核反応研究部門　クリーンエネルギー研究開発センター」を設立した  。「飛躍的にクリーンかつ安全なエネルギー生成技術を開発することで、我が国の産業構造に大きな変化をもたらす可能性を追求します。」と、プレスリリースの中でうたっている。凝縮系核反応を掲げた大学の研究部門は、当研究部門が日本国内初となる。
さらに、2011年3月11日の東日本大震災の後の福島原発事故をきっかけに、将来の世界に安全かつ持続可能なエネルギーが必要であると強く感じる。その経験がきっかけとなり、2012年に「安全で、安定的で、安価なクリーンエネルギーを創出し、そして、そのクリーンエネルギーを世界のすみずみに普及させる」ことをミッションに掲げる、株式会社クリーンプラネットを日本に設立。現在、同社のCEOとして、日本を中心に、クリーンエネルギー技術の実用化に取り組む大学の研究機関や、科学者を支援し、新しいクリーンエネルギー技術の実用化の推進に取り組んでいる。
その後、発展途上国の人々の生活レベルの向上にエネルギーが必須であることを想定し、将来的に爆発的に増えるエネルギー需要と地球環境の維持・改善との両立のために国際的に活動するクリーンエネルギー投資家の道へと歩む。
25歳になったヴォーンは、アナベラ・シオラとマイケル・ガンボンが出演した低予算スリラー映画『謀殺』の制作を担当する。その後は、親友ガイ・リッチーの監督映画『ロック、ストック&トゥー・スモーキング・バレルズ』で制作を務め、批評・興行・採算面で成功を収めたこの作品で、リッチー共々900万ポンドを得たと報じられている。その後もリッチーとは『スナッチ』（2000年）、『スウェプト・アウェイ』（2002年）でタッグを組んだ。ヴォーンの監督処女作となったのは、2004年の『レイヤー・ケーキ』である。リッチーの代役として臨んだ監督職だったが、映画は好評を得て、ヴォーンには『X-MEN: ファイナル ディシジョン』（2006年）の監督職が回ってくることになる（但し、ヴォーンは撮影開始の2週間前に降板した）。ヴォーンの降板後にはブレット・ラトナーが監督を務めたが、彼は後任のラトナーについて非常に批判的な態度を取った。次の作品は2007年の『スターダスト』で、脚本の共筆と監督を担当した。2010年にはマーク・ミラーのコミック『キック・アス』の映画化で監督・脚本・制作を務め、この続編である『キック・アス/ジャスティス・フォーエバー』（2013年）では制作を務めた。また、『X-MEN』シリーズ前日譚3部作の最初の作品に当たる『X-MEN: ファースト・ジェネレーション』（2011年）では、監督と共同脚本を担当した。ヴォーンは続編の『X-MEN: フューチャー&パスト』（2014年）の分も契約を行っていたが、オリジナル3部作の2作を監督したブライアン・シンガーが復帰することになり、破談となった。ヴォーンは脚本の原案という形で次作に関与することになった。ヴォーンの次の監督作品は2015年に公開された『キングスマン』で、この作品ではマーク・ミラーとデイヴ・ギボンズによるコミック『ザ・シークレット・サービス』を翻案したものである。映画の脚本はヴォーンとジェーン・ゴールドマンが手掛け、プロデュースはヴォーン自身の制作会社であるMarvフィルムズが手掛けた。2017年9月に封切られた『キングスマン: ゴールデン・サークル』でも、ヴォーンは監督・制作・共同脚本を務めた。2017年3月、Collider.comで、ヴォーンが『マン・オブ・スティール』第2作 (en) の監督として最有力だと報じた。同年9月にはスタジオと次作の監督について交渉中であることを認めた。