Sendhil Ramamurthy nasceu dia 17 de Maio de 1974 em Chicago, Illinois, USA. Ambos os seus pais são físicos indianos, profissão bastante parecida com a que ele desempenha na série Heroes.
Ele cresceu em San Antonio com a sua irmã e fez o seu ensino secundário na Keystone School. Depois do secundário ele entrou no curso de medicina da Tufts University onde se tornou um membro da fraternidade Theta Delta Chi Kappa. Foi nesta mesma universidade que ele primeiro sentiu uma paixão por ser ator e perseguiu-a através de participações em peças de teatro na mesma. Mais tarde ele entrou na academia de representação dramática Webber Douglas e daí participou em vários trabalhos teatrais em várias companhias de teatro. Em 2007 ele já tinha participado em várias séries como Ellen, Casualty, Guiding Light, Grey's Anatomy e Numb3rs.
Já esteve no elenco da série televisiva "Heroes" onde interpretava Mohinder Suresh, um professor de genética indiano que viaja até Nova Iorque para investigar a morte de seu pai, Chandra Suresh.