Sam Rockwell a fait ses études à la High School for the Performing Arts de San Francisco et joué son premier rôle professionnel à New York, aux côtés de sa mère, Jennifer Beals, à l'âge de dix ans.
Il débute à l'écran dans le film d'horreur
Clownhouse, produit par Roman Coppola. Suivront une vingtaine de titres, dont
Dernière Sortie Pour Brooklyn d'Uli Edel, avec Jennifer Jason Leigh,
Box Of Moonlight de Tom DiCillo, avec John Turturro,
Drunks de Peter Cohn, avec Faye Dunaway,
Light Sleeper de Paul Schrader,
Le Songe D'Une Nuit D'été de Michael Hoffman, avec Kevin Kline et Michelle Pfeiffer, et trois succès du Festival de Sundance :
Lawn Dogs de John Duigan (qui lui vaudra un prix d'interprétation aux Festivals de Montréal et Barcelone),
Casses En Tous Genres de John Hamburg et
Jerry & Tom de Saul Rubinek.
Sam Rockwell s'est distingué dans de nombreux films indépendants, dont quatre réalisations de son père, Alexandre Rockwell, ainsi que dans
La Ligne Verte de Frank Darabont, où il interprétait le prisonnier Wild Bill,
Charlie Et Ses Drôles De Dames, avec Drew Barrymore, Cameron Diaz et Lucy Liu,
Braquages de David Mamet, avec Gene Hackman,
Galaxy Quest, avec Sigourney Weaver, et tout récemment
Confessions D'Un Homme Dangereux, dont il tenait le rôle principal sous la direction George Clooney et en compagnie de Drew Barrure, Clooney et Julia Roberts. Son interprétation du très énigmatique producteur, animateur et agent secret Chuck Barris lui a valu le prix du Meilleur acteur au Festival de Berlin et le prix d’interprétation Movieline.
Outre un rôle récurrent dans la série NBC
Dream Street,
Sam Rockwell a tourné dans le téléfilm
Dead Drunk, les séries
Nypd Blue et
Equalizer, ainsi qu'un épisode de
New York District Saison 1 couronné à l'Emmy. Il compte parmi ses créations théâtrales
Hot L Baltimore,
Zoo Story et
Le Monte-charge de Pinter, au Festival de Williamstown,
Face Divided, à l'Ensemble Studio Theatre, et un spectacle off-Broadway de Mike Leigh :
Goosepimples.
En 2007
Sam Rockwell joue dans
L'Assassinat De Jesse James Par Le Lâche Robert Ford et en 2008, on le retrouve à l'affiche de l'angoissant
Joshua. En 2009, on le retrouve à l’affiche de quatre films :
Gentlemen Broncos, la comédie
Everybody'S Fine,
Moon,
The Winning Season de James C. Strouse et donne la réplique à Hilary Swank dans
Conviction. En 2010, il joue dans
Iron Man 2.