Figlio di un'infermiera e di un impiegato di banca, Benoît Magimel, parigino doc, è uno dei volti del nuovo cinema francese. Accanto a nomi come Romain Duris e Clovis Cornillac, Magimel è capace di passare dal cinema più impegnato ai grandi polar di successo, segno della vitalità (soprattutto entro i confini) del più grande mercato cinematografico europeo. Benoît inizia la sua carriera rispondendo a un annuncio di casting all'età di 12 anni, e diventa protagonista della commediaLa vita è un lungo fiume tranquillo (1988) dove interpreta Momo, figlio di borghesi cresciuto per uno sbaglio di culla in una famiglia proletaria. A 16 anni interrompe definitivamente gli studi per dedicarsi alla vita da attore, appare in La fille seule (1995), in un ruolo piccolo ma intenso, e fa una breve comparsa anche ne L'odio di Matthieu Kassovitz.
Nel '96 sarà André Techiné a scoprirlo e a lanciarlo sulla scena francese col ruolo del giovane malfattore, autoritario e violento, ne Les voleurs, accanto a Catherine Deneuve e Daniel Auteuil. La parte gli vale una stima soprattutto nel florido mercato nazionale, aprendogli le porte di film d'autore e di genere. Appare nel polar Déjà mort (1998) di Olivier Dahan accanto a un'altra nuova leva del cinema francese, Romain Duris, e poco dopo neI figli del secolo (1999) dove accanto a Juliette Binoche (al tempo sua compagna anche nella vita reale) è un poeta maledetto e vizioso in una tormentata storia di passioni. Passa abilmente dal ruolo del minatore polacco nel dramma sociale di Florent Emilio Siri, Une minute de silence (1999) a interpretare Luigi XIV in Le roi danse (2000). Nel disturbante La pianista (2001) di Michael Haneke è l'amante di Isabelle Huppert, ruolo che gli vale il premio per l'interpretazione maschile a Cannes. In Selon Matthieu (2000) incarnava invece l'amante di Nathalie Baye. Chabrol lo scopre nel 2002 e lo vuole per due polar naturalmente corrosivi nei confronti della borghesia francese e della provincia: Il fiore del male e poi ancora La damigella d'onore (2004). Benoît non disdegna comunque le parti in ruoli di genere, spesso in film ben riusciti come Nido di vespe (2002) sempre di Emilio Siri, la commedia di Jean Becker con Jacques Villeret, Effroyables Jardins (2005) e in due straordinari duetti con Jean Reno nell'horror di Dahan: I fiumi di porpora 2 (2004) e con Clovis Cornillac in Sky Fighters(2005). Nel 2006 appare in Quello che gli uomini non dicono di Nicole Garcia e in un ruolo più cupo nel noir Truands di Frédéric Schoendoerffer, mentre nel 2007 ritrova Emilio Siri ne L'ennemi intime, straordinario film di denuncia sulla guerra d'Algeria, e Claude Chabrol ne L'innocenza del peccato, dove recita accanto a Ludivine Sagnier. Nel 2008 è nel thriller internazionale di Giacomo Battiato Resolution 819 e in quello di Barbet Schroeder Inju, la bête dans l'ombre. Lavora con Guillaume Canet in veste di regista in Piccole bugie tra amici e nel film di guerra di Stéphane Rybojad Special Forces - Liberate l'ostaggio.
Nel 2015 affianca Catherine Deneuve in A testa alta di Emmanuelle Bercot, regista con cui collabora anche l'anno successivo per 150 milligrammi, film ispirato alla vita di Irène Frachon, che denunciò i gravissimi effetti collaterali di un farmaco ampiamente utilizzato in tutto il mondo.
Tra le sue interpretazioni più recenti troviamo Amanti, Riabbracciare Parigi e La verità secondo Maureen K..