Sendhil Ramamurthy wurde am 17. Mai 1974 in Chicago (Illinois) als Sohn tamilisch-indischer Eltern geboren. Er hat eine Schwester, mit der er in San Antonio aufwuchs. Ramamurthy ist mit der Schauspielerin Olga Sosnovska verheiratet und hat mit ihr eine Tochter namens Halina.[1]
Von 2006 bis 2010 spielte er in der NBC-Fernsehserie Heroes den indischen Professor Mohinder Suresh. Diese Rolle war für einen 55-Jährigen geschrieben, jedoch konnte Ramamurthy beim Casting überzeugen, sodass die Rolle für ihn umgeschrieben wurde.[2] Von 2010 bis 2012 spielte er die Rolle des Jai Wilcox, einen CIA-Agenten, in der Action- und Dramaserie Covert Affairs.
Er ist der Cousin des Schauspielers und Regisseurs Jay Chandrasekhar.