Sergei Loznitsa e nato il 5 settembre 1964 a Baranovichi (Bielorussia, all'epoca ex Unione Sovietica). E' cresciuto a Kiev, dove nel 1987 si e laureato al Politecnico in matematica applicata. Dal 1987 al 1991 ha lavorato all'Istituto di Cibernetica di Kiev, occupandosi di ricerche sull'intelligenza artificiale ed stato, anche, interprete dal giapponese.
Nel 1997, Sergei Loznitsa ha terminato gli studi all'Istituto di Cinema Russo (VGIK) di Mosca, con una laurea in realizzazione cinematografica.
Dal 1996, ha realizzato undici documentari, ricevendo numerosi riconoscimenti nazionali e internazionali, in Festival come Karlovy Vary, Leipzig, Oberhausen, Parigi, Madrid, Toronto, Gerusalemme e San Pietroburgo, cosi come i premi russi Nika e Laurel. Per il suo esordio, l'opera di montaggio Blockade (2005), ha sfruttato le immagini di archivio di Leningrado assediata.
Nel maggio del 2010, il suo lungometraggio d'esordio My Joy e stato presentato in concorso al Festival di Cannes. La pellicola ha conquistato il premio per la miglior regia e il riconoscimento dell'associazione dei critici russi al Festival di Kinotavr a Sochi, il Grand Prix alla manifestazione VOICES in Vologda, il premio Albicocca d'argento al Festival di Yerevan, il riconoscimento per la miglior sceneggiatura al Festival di Kinoshock IFF ad Anapa, il premio FIPRESCI e il Grand Prix al Festival di Molodist a Kiev, il Grand Prix al Festival di Listopad a Minsk, il Grand Prix e il Black Nights al Festival di Tallinn. Del 2012 è invece l'opera Anime nella nebbia, seguita due anni dopo da I ponti di Sarajevo. In seguito si dedicherà ai documentari, da Maidan (del 2014) ad Austerlitz (2016).