Samuel Benchetrit nait en 1973 à Champigny-sur-Marne, dans un milieu modeste. Son père, d'origine juive marocaine est serrurier et sa mère coiffeuse. Il met un terme à sa scolarité à 15 ans pour se lancer dans la vie professionnelle. Accumulant les petits emplois, il travaille par exemple comme assistant photographe ou comme ouvreur de cinéma.

En 2000, il publie son premier roman, Récit d’un branleur et réalise Nouvelles de la tour L, un court-métrage de neuf minutes avec Sami Bouajila.

En 2003, il passe au long métrage en réalisant la comédie Janis et John, où il dirige sa compagne de l'époque Marie Trintignant.

À 33 ans, il entame sa biographie en 5 tomes sous le titre Les Chroniques de l’Asphalte, dont le 1^er tome est paru en 2005 et le deuxième en 2007. Le troisième tome de la série sort en 2010.

En 2008, il revient au cinéma avec J’ai toujours rêvé d’être un gangster, qui reçoit notamment le prix du meilleur scénario au Festival du film de Sundance 2008.

En 2009, il publie un nouveau roman, Le Cœur en dehors, qui obtient le prix populiste 2009.

En 2011 sort son 3^e long métrage, Chez Gino, avec José Garcia.

En 2014, il débute le tournage de Asphalte, librement inspiré de ses romans autobiographiques Les Chroniques de l’Asphalte. Il y dirige notamment Michael Pitt, Isabelle Huppert, Valeria Bruni Tedeschi et Gustave Kervern.