季冠霖家中三代长辈都是京剧演员，因此从小就在戏院后台玩耍，学龄前就会下腰翻跟头，天生拥有一副好嗓子。
在中学时期，季冠霖参加天津市诗歌朗诵比赛获得一等奖。高中时期，季冠霖在声音方面的特长被老师发现。老师鼓励她参加班上的辩论大会，比赛过后，季冠霖对播音事业产生了感兴趣。后来在中央电视台的一个节目中，看到乔榛、丁建华现场为电影配音的画面，季冠霖第一次知道了配音演员这个职业。
2000年，季冠霖考入天津师范大学播音系，学习播音与主持专业。在一次录音棚配音时，季冠霖遇到配音演员周海涛，被问是否有兴趣为译制电影配音，季冠霖觉得很好玩，于是答应下来。在大学期间，季冠霖为近百部译制片配过音。大学期间，季冠霖曾在天津交通广播实习，然而配音和主持难以两者兼顾，最终还是放弃了这份工作。在一次偶然的机会下，季冠霖认识了配音演员齐克建。便给齐克建老师打电话自荐，获得了一次试音的机会。季冠霖后来凭借在电视剧《张大千》中的表现，获得认可，正式成为配音演员。
2005年，在古装历史剧《问君能有几多愁》中，季冠霖为熊乃新扮演的周家敏配音。10月，在古装武侠剧《天下第一》中，季冠霖为黄圣依、高圆圆扮演的两姐妹柳生雪姬和配音。
2006年，在张纪中版《神雕侠侣》中为刘亦菲扮演的小龙女配音。11月23日，在动作电影《墨攻》中，季冠霖为范冰冰饰演的逸悦配音。12月，在古装武侠剧《楚留香传奇》中，季冠霖为李红袖、柳无眉、云初三个角色配音。
2007年，配音导演廖菁邀请季冠霖为科幻电影《变形金刚》配音。8月3日，香港动作警匪片《导火线》上映，季冠霖为范冰冰饰演的秋堤配音。2008年，导演吴宇森希望改变林志玲在《赤壁下》中的娃娃音，于是展开海选，最后定下季冠霖为小乔配音。12月，叶伟信执导的动作片《叶问》上映，季冠霖为叶问妻子张永成配音。
2009年，古装剧《美人心计》的制片人按照林心如的要求，指名季冠霖为剧中的窦漪房配音。同年，安以轩指名季冠霖为她在《倚天屠龙记》扮演的赵敏配音。在录音的过程中，由于演员刘竞的点名，季冠霖同时为赵敏、周芷若配音。随后，季冠霖在灾难电影《2012》中，为凯特·克鲁斯特配音。
2010年1月4日，科幻电影《阿凡达》在中国大陆上映，片中季冠霖为女主角纳奈蒂莉配音。随后在《名侦探柯南》第13部剧场版动画《名侦探柯南：漆黑的追踪者》中，季冠霖为女主角毛利兰和配角吉井丽莎配音。
2011年1月，在宫廷剧《宫锁心玉》中，季冠霖为佟丽娅扮演的年素言配音。8月，国产单机游戏《仙剑奇侠传五》的配音包发布，季冠霖为游戏第一女主角唐雨柔配音，这是季冠霖首次为国产单机游戏配音。同年，季冠霖为张纪中版《西游记》中的观音、白鼠精等角色配音。11月4日，《名侦探柯南：沉默的15分钟》在中国大陆上映，季冠霖第二次为毛利兰配音。同年，由于孙俪在怀孕期间不适合大量情绪激动的哭喊，由季冠霖为《甄嬛传》中的甄嬛配音。贴切的配音使很多观众看完全剧后，都认为甄嬛是孙俪自己配的音。
2012年1月20日，《宫锁心玉》的续集《宫锁珠帘》播出，季冠霖为张嘉倪扮演的玉漱配音。4月10日，3D形式的《泰坦尼克号》在中国上映，季冠霖为凯特·温丝莱特扮演的Rose配音。5月，季冠霖为电影《饥饿游戏》中的詹妮弗·劳伦斯所扮演的凯特尼斯配音。6月，季冠霖参与古装剧《天涯明月刀》的配音，为张檬扮演的周婷配音。
2013年1月15日，仙剑奇侠传系列游戏第七作《仙剑奇侠传五前传》发布，季冠霖继《仙剑四》和《仙剑五》后第三次为仙剑系列献声，为暮菖兰配音。2月，在古装武侠剧《笑傲江湖》中，为东方不败配音，并在同名网游中再次配音。3月，季冠霖在谍战剧《X女特工》中，为唐嫣饰演的钟离配音。7月，在古装神话剧《追鱼传奇》中为一人分饰三个角色的戴娇倩配音。8月，在单机游戏《轩辕剑陆：凤凌长空千载云》中，为瑚月、苗姬配音。同年，季冠霖在动作电影《天机·富春山居图》中，为林志玲饰演的丽莎配音。
2014年，季冠霖与路知行搭档，为《十月围城》男女主角配音。剧中，为刘小小饰演的区舒云配音。这个角色性格野蛮中带有俏皮，温情中掺杂跋扈，是一个带有广州西关口音的大小姐。7月，季冠霖出版了个人第一本书《我们都要和固执的自己坦诚相待》，详细地讲述了配音行业的现状。
2015年，季冠霖参与古装剧《芈月传》的配音工作，为孙俪扮演的芈月配音。随后，为3D动画电影《小门神》中的花仙配音，季冠霖用声音塑造了一个性格跋扈中带点直率的花仙角色。5月，季冠霖还和母亲一起登上新城记杂志，并接受采访。
2016年1月，季冠霖担任喜剧电影《一家老小向前冲》的配音指导。5月，在美国科幻动作电影《美国队长3》中，为超级英雄黑寡妇配音。7月，在奇幻动画电影《大鱼海棠》中，季冠霖为可控制植物生长的主角椿配音。同年，参与古装玄幻电视剧《青云志》的配音工作，为女主角陆雪琪配音。10月，参加电影频道栏目《今日影评》的录制。11月，在古装电视剧《锦绣未央》中，为唐嫣饰演的李未央配音。
2017年1月，季冠霖为古装仙侠爱情剧《三生三世十里桃花》配音，剧中她为杨幂饰演的青丘帝姬白浅配音。2月，在现代偶像玄幻剧《那片星空那片海》中，为郭碧婷扮演的平凡女孩沈螺配音，同月季冠霖还为动画电影《欢乐好声音》配音。4月，中国内地将引进首部加拿大动画电影《冰雪大作战》，季冠霖为角色苏菲中文配音；同月，季冠霖还为网络动画《全职高手》配音了枪炮师陈果一角。7月，在玄幻剧《醉玲珑》中为刘诗诗扮演的凤卿尘配音。10月15日，参加中央电视台十九大特别节目《壮丽航程》，与李雪健共同表演节目《扶贫书记的朋友圈》，节目中还为一位失声人吐露心声。
2018年1月，参加东南卫视节目《中国情书》，以读信人身份朗读了许广平写给鲁迅的信。2月，在都市情感剧《谈判官》中，为杨幂饰演的谈判专家童薇配音。5月11日，漫威科幻片《复仇者联盟3：无限战争》在中国内地上映，影片中季冠霖再次为斯嘉丽·约翰逊饰演的黑寡妇配音。
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