Sendhil Ramamurthy est né à Chicago mais à grandit au Texas à San Antonio. Sa famille vient de Tamil Nadu, une ville du sud de l’Inde.
Il a fait de longues études puisque qu’il a été diplomé de l'Université de Tufts à Boston en 1996 et de la "Webber Douglas Academy" d'art dramatique à Londres.
Il fait ses débuts dans la très prestigieuse "Royal Shakespeare Compagny".
Il fait très vite des apparitions dans des séries et téléfilms comme "Numbers" et "Grey's anatomy".
Il a également tourné quelques films comme "Orient express" et "Little India".
En 2006, il rejoint la série à succès « Heroes ».
Il s'est marié à Olga Sosnovska en 1999 et est aujourd’hui un heureux papa.