Sendhil Ramamurthy est né le 17 mai 1974 à Chicago. Ses deux parents sont d’origine indienne, et plus particulièrement de la région de Tamil . Ils sont tous deux physiciens.Sendhil a une soeur qui elle aussi est physicienne.
En 1996, Sendhil obtient son dimplôme à la Tufts University à Boston,puis il étudie à la Webber Douglas Academy de Londres.Grâce à cette formation il a pu jouer dans The Royal Shakespeare Company.
En 2000 on retrouve déjà Sendhil à la télévision dans In the Beginning,mais aussi dans Casualty en 2001 . Il obtient en 2002 le rôle d’Alex Leonard dans Ultimate Force, puis celui d'un interne dans Grey’s Anatomy (2005),et pour finir celui d'un spécialiste dans Numb3rs (2005). Il tourne en 2006 dans le pilote de The Evidence où il incarne le rôle du Dr. Dhruv Sharan. Au cinéma on a pu le voir dans Little India (2001), Thanks to Gravity (2005). En mars 2007,Sendhil sera à l’affiche de Blind Dating.
Actuellement Sendhil réside à Los Angeles avec sa femme Olga Sosnovska et leur fille