Samuel Le Bihan ha frequentato la prestigiosa Cours Florent; ha iniziato la sua carriera di attore recitando nel teatro di strada e poi a New York ha lavorato nel teatro sperimentale. In seguito, nel 1995, si è unito alla Comédie Française. Dopo due anni e numerosi ruoli secondari in film per il grande schermo (Tre colori: Rosso di Krzysztof Kieslowski, Une femme française di Regis Wargnier, Le Cousin di AlainCorneau...) ha ottenuto due ruoli decisivi per la sua carriera, in Captain Conan di Bertrand Tavernier ed in Venus Beauté (Institut) di Tonie Marshall. Alla fine deglianni '90, dopo aver recitato come protagonista in due grandi successi, Jet Set di Fabien Onteniente e Il Patto dei Lupi di Christophe Gans, Samuel è divenuto uno degli attori francesi più ricercati. Da allora ha ottenuto ruoli principali in oltre una dozzina di pellicole, tra cui Fureur di Karim Dridi, Trois zéros di Fabien Ontenientee The Bridge of San Luis Rey di Mary McGukian. Nel 2008, è apparso in Disco diFabien Onteniente e in L'Instinct de mort di Jean François Richet.