Sam Claflin, britannique d'origine, aspire à faire carrière dans le football. Après plusieurs problèmes de santé qui lui font abandonner cette idée, il se découvre une passion pour la scène en intégrant la classe d'art dramatique de son lycée. C'est à la télévision qu'il fait ses preuves en tant que comédien. En 2010, on le retrouve dans le téléfilm Lost Future aux côtés de Sean Bean, dans la minisérie Les Pilliers de la Terre ainsi que dans les quatre premiers épisodes de Any Human Heart. L'année suivante signe ses premiers pas au cinéma et le comédien enchaîne les blockbusters à succès.

Il se retrouve dans le quatrième volet de la saga Pirates des Caraïbes, La Fontaine de Jouvence de Rob Marshall. Il rejoint les habitués Johnny Depp et Geoffrey Rush en incarnant avec Astrid Berges-Frisbey le nouveau couple sensé faire écho à celui des trois premiers opus de la saga : Orlando Bloom et Keira Knightley. En 2012, il joue un autre personnage romantique dans Blanche-Neige et le Chasseur de Rupert Sanders, celui du Prince Charmant.

Après être revenu dans son pays pour le tournage d'une minisérie de six épisodes, White Heat (2012), Claflin se retrouve aux côtés d'Hilary Swank dans le téléfilm à succès d'HBO Mary & Martha de Philip Noyce, inspiré d'une histoire vraie. En 2013, il rejoint le casting de la suite très attendue d'Hunger Games aux côtés de Liam Hemsworth et Jennifer Lawrence. Il y incarne Finnick Odair, gagnant de l'une des anciennes éditions des Hunger Games. Un rôle qu'il reprendra dans les deux derniers volets de la saga, La Révolte : Partie 1 et 2, en 2014 et 2015.

Avant cela, Claflin retourne en Angleterre pour le tournage du drame The Riot Club. Il y joue Alistair, un étudiant de l’Université d’Oxford qui fait partie d’un club très privé, réservé à une élite masculine outrageuse et indécente. Suivent deux films restés inédits dans les salles françaises, l'effrayant Les Âmes silencieuses et le romantique Love, Rosie. Après avoir repris son rôle du prince William dans le spectaculaire Le Chasseur et la reine des glaces, Sam Claflin tombe sous le charme d'Emilia Clarke dans Avant toi dans lequel il est un riche banquier qui ne croit plus en l'amour depuis un accident qui l'a laissé paralysé. Abonné aux rôles de héros romantique, l'acteur se glisse ensuite dans le costume d'un noble anglais du XIXème siècle troublé par le charme vénéneux de Rachel Weisz dans My Cousin Rachel. Changement de cap en 2018 : il embarque avec Shailene Woodley pour un voyage mouvementé dans À la dérive, l'histoire vraie d'un couple piégé par un ouragan au milieu de l'océan Pacifique.