Didier Houssin est diplômé de l'Institut d'études politiques de Paris et de l'Ecole nationale d'administration. Rattaché au ministère de l'Industrie de 1983 à 1987, il a occupé le poste de conseiller aux affaires européennes au sein de Total jusqu'en 1990. Nommé sous-directeur des affaires économiques et financières au ministère de l'Industrie puis directeur des ressources énergétiques et minérales, il est désigné directeur général délégué du BRGM de 2004 à 2007.
A partir de 2007, Didier Houssin intègre l'Agence internationale de l'énergie (AIE) où il est directeur des marchés et de la sécurité énergétiques puis directeur des politiques et des technologies énergétiques durables. En 2015, il est nommé président d'IFP Energies nouvelles.