Xavier Samuel se graduó de Rostrevor College en 2001, aunque pasó su último año de universidad en Christian Brothers College, donde participó en varias obras de teatro. Samuel luego asistió al Centro de Drama de la Universidad de Flinders, de donde se graduó en 2006. Samuel hizo su debut en el programa de televisión australiano McLeod's Daughters (2003) y en varias películas australianas antes de que, a principios de 2010, fuera elegido como Riley Biers en La Saga Crepúsculo: Eclipse. La película le dio a Samuel su primera película de gran éxito en todo el mundo y su primera nominación a un premio y triunfo en los MTV Movie Awards 2011. El actor continuó su viaje por Hollywood con películas aclamadas como Adore (2013) junto a Robin Wright y Naomi Watts, y Corazones de hierro (2014) junto a Brad Pitt y Shia LaBeouf. En 2022 podremos verlo en el papel de Cass en Rubia, una crónica ficticia de la vida de Marilyn Monroe.