溫兆倫1982年在港台主持兒童節目出道，當擔任DJ及歌手，不過他的演員身份比DJ及歌手身份更為人認識。其後他加入大台參演 處境劇《城市故事》而「入屋」，真正令他成名的，是1989年首播的《義不容情》。

溫兆倫與黃日華，都是韋家輝在大台成為監製後愛用的男演員，二人在《義不容情》飾演丁有健丁有康兩兄弟都受到好評，丁有康更成為香港劇集上經典的奸角，演技發揮得淋漓盡致。

溫兆倫在大台其後平步青雲，拍下的電視劇都叫好叫座： 《我本善良》、《老友鬼鬼》、《今生無悔》及《火玫瑰》等收視都不俗，不過在90年代末，他毅然在香港減產，到內地發展拍劇。

其後加入大台拍《城市故事》，因為處境劇既密集又工作時間長，而且劇集差不多播足兩年，溫兆倫與劇中飾演他表妹的何美婷日久生情，不過也隨著劇集完結，他們的戀情亦結束。

在1989年，溫兆倫的事業因為《義不容情》播出後而準備起飛，他卻不動聲色與馬來西亞富二代李美玲結婚，不過他們的婚姻只維持了短短4年，當時溫兆倫指是女方不檢點致婚姻失敗。

溫兆倫在離婚前，已經早於1990年因為拍MV而認識了陳梅馨，二人溫兆倫離婚後旋即承認拍拖，不過在公開後次年便宣佈分手，在數年後，溫兆倫卻向陳梅馨追討14萬拍拖費，最後溫兆倫告上法庭勝訴，但賠上形象。

到了2005年拍攝《牛郎織女》時，溫兆倫高調與港姐冠軍郭羨妮相愛，有傳溫兆倫在片場用麵包加上細心收伏了郭羨妮，這段戀情令郭羨妮形象大插水，也顯出溫兆倫的女人緣有多旺，雙方只維持了一年便分手。

在溫兆倫與郭羨妮分手後，內地藝人溫嘉蓉成為他新女友，但是在分手後雙方沒有「好來好去」：溫嘉蓉表示曾借50萬人民幣予溫兆倫應急，並溫兆倫出軌而被他家暴。