Niels Arestrup est né le 8 février 1949 à Montreuil en Seine-saint-Denis. Il prend des cours de théâtre et débute ensuite au cinéma. En 1987, il joue dans
La Rumba de Roger Hanin avec Michel Piccoli.
En 1999, il est à l’affiche de
Le Pique-nique De Lulu Kreutz de Didier Martiny avec Philippe Noiret, Carole Bouquet et Michel Aumont
L'acteur reçoit en 2006 le césar du meilleur acteur dans un second rôle pour
De Battre Mon Cœur S'Est Arrêté (2005) de Jacques Audiard. Le film est un succès (il reçoit 7 autres césars : meilleur film, meilleur réalisateur, meilleur espoir féminin, meilleure adaptation, meilleure musique, meilleure photo et meilleur montage !), le film reçoit également l’Ours d'argent de la meilleure musique de film pour Alexandre Desplat au festival de Berlin 2005.
Niels Arestrup fait partie du jury du 24ème festival de Cognac en avril 2006, jury composé notamment du cinéaste John Irvin, des comédiens, François Berléand, Cyrielle Clair, Zoé Félix et Sara Forestier. La même année, il tourne dans
Les Fragments D'Antonin de Gabriel Le Bomin ; et réalise ensuite
Le Candidat avec Yvan Attal.
Enfin, en 2009,
Niels Arestrup retrouve son réalisateur fétiche dans
Un Prophète ; avec lequel Jacques Audiard fait sensation à Cannes en obtenant le Grand Prix du festival. Il remporte également pour ce rôle son deuxième César du meilleur acteur dans un second rôle.
L'année suivante, l'acteur est à l'affiche de
Elle S'Appelait Sarah et de
L'Homme Qui Voulait Vivre Sa Vie (pour lequel il est d'ailleurs à nouveau nommé au
César 2011 du meilleur acteur dans un second rôle), avant de donner la réplique à Gérard Depardieu pour
Je N'Ai Rien Oublié.
En 2011,
Niels Arestrup interprète un père indigne dans le drame de Gilles Legrand,
Tu Seras Mon Fils face à Lorant Deutsch, puis rejoint le casting du film de Steven Spielberg,
Cheval De Guerre. La même année, il retrouve Tahar Rahim dans le drame inspiré d'un fait divers,
A Perdre La Raison de Joachim Lafosse.
