De vader van Sam Neill was een Nieuw-Zeelander die een tijd in dienst was van het Britse leger. Op achtjarige leeftijd keerde de ganse familie Neill terug naar hun roots - Nieuw-Zeeland dus - waar Sam later ging studeren aan de universiteit van Canterbury. Dat was nochtans tegen de zin van zijn familie die had gehoopt dat hun generatie van mensen in actieve militaire dienst zou verdergezet worden. Niet dus.

Na het afwerken van zijn studies ging Sam Neill aan de slag als toneelacteur, gevolgd door het zelf maken van documentaires in opdracht van de New Zealand national film Unit. Zijn langspeelfilmdebuut maakte Neill toen hij gevraagd werd door Roger Donaldson voor zijn debuutfilm Sleeping Dogs. Het was toen (eind de jaren '70) nog eerder uitzonderlijk dat films werden gemaakt in dat stukje van de wereld.

Zijn rol van Dr. Alan Grant in Jurassic Park die hij nog eens hernam in de sequels Jurassic Park III in 2001 en Jurassic World: Dominion (2021) is allicht één van de gekendste voor de modale filmkijker, maar de 'kenner' zal zich vooral zijn rollen herinneren in Dead Calm (met Nicole Kidman) en Plenty met Meryl Streep. Plenty was overigens niet de enige film met Streep en Neill samen, ook in A Cry in the Dark waarin een Australisch koppel er wordt van verdacht hun eigen kind te hebben vermoord waren Streep en Neill samen te zien, beide films trouwens geregisseerd door Fred Schepisi. Voor A Cry in the Dark kreeg Neill een Australian Film Institute Award voor beste acteur.
Velen kennen Sam Neill ook van zijn hoofdrollen in Gillian Armstrong's My Brilliant Career met Judy Davis en The Piano van Jane Campion, een film die onder andere met de Gouden Palm bekroond werd in Cannes. Ook al in 1993 kreeg hij de titel New Zealand Entertainer of the Year en kreeg hij de Order of the British Empire (O.B.E.) voor zijn bijdrage aan het acteren op zich.

Sam Neill ontleende ook al zijn stem aan The Magic Pudding maar ook aan een figurant in The Simpsons. Het is niet duidelijk of hij het écht meende of niet maar hij klonk bijzonder enthousiast in 1993: "I’m playing a cat burglar. I’ve made it. This is the high point of my career. I’m really chuffed," 
Neil stond ook al in voor de productie van twee televisiefilms, Stiff (waarin hij ook een rol vertolkte) en The Brush-Off, beide gebaseerd op de Murray Whelan-reeks van auteur Shane Maloney. Hij kreeg voor zijn rol van het titelpersonage in de miniserie Merlin (1998) een Golden Globe- én een Emmy-nominatie in de categorie beste acteur.
Ander televisie-werk van Sam Neill: zijn rol van Thomas Jefferson in de serie Sally Hemings: An American Scandal, Reilly, Ace of Spies, Kane and Abel (1985), One Against the Wind en Amerika (1987). Jessica en Doctor Zhivago waren twee miniseries waarin Sam Neill een rol vertolkte. En - recenter dan - was Sam Neill natuurlijk ook te zien in de series The Tudors en Peaky Blinders.

En dat een klepper als Sam Neill gewaardeerd werd door de filmindustrie blijkt uit het feit dat hij naast drie Golden Globe- en drie AFI nominaties voor beste acteur ook de AFI-prijs (AFI staat hier voor Australian Film Institute) kreeg voor zijn rol in A Cry in the Dark en dat in de categorie beste acteur in een hoofdrol. Voor Death in Brunswick kreeg hij een 1991 AFI-nominatie voor beste acteur in een hoofdrol, voor zijn rol in Little Fish met Cate Blanchett een nominatie voor beste acteur in een bijrol, deze keer van de FCCA (Film Critics Cirle of Australia). Voor de serie Reilly Ace of Spies kreeg hij in 1989 de prijs voor beste acteur op de Britse televisie. In 2004 kreeg hij voor zijn rol in Jessica de AFI-prijs in de categorie Best Actor in a Leading Role in a Television Drama or Comedy alsook een tv Week Silver Logie nominatie in de categorie Most Outstanding Actor in a Drama Series.

Sam Neill is gehuwd met Noriko en leefde tot aan zijn dood samen met zijn echtgenote en hun drie kinderen in Sidney.

Als er een beroemdheid sterft is het altijd wachten of de doodsoorzaak wordt bekendgemaakt of niet. Indien dit niet gebeurt leidt dit soms tot wilde verhalen en -speculaties en dat wilde men in het geval van Sam Neill vermijden. Om die reden stuurde Philip Grenz, de woordvoerder van Sam Neill, enkele dagen na het overlijden van Neill het nieuws de wereld in dat de acteur overleden was aan een longontsteking. Hij deed dit naar zijn zeggen na overleg met de familie en "om onjuistheden en regelrechte leugens in de mediaberichtgeving recht te zetten". Niet verrassend dat men er dan ook voor koos om van zijn begrafenis te laten doorgaan in de vorm van een besloten herdenkingsdienst op Neill's boerderij in Nieuw-Zeeland.