Sendhil Ramamurthy iba a convertirse en médico como sus padres, pero luego de tomar una clase de "Introducción a la actuación" durante su tercer año en la escuela de medicina y participar en varias obras, eligió cambiar de carrera. Se graduó con una licenciatura en historia y luego asistió a la Academia de Arte Dramático Webber Douglas en Londres en 1996, graduándose en 1998. Desde el principio tomó la decisión de no audicionar para roles indios estereotipados, aunque se le habían ofrecido tales partes. Ramamurthy apareció en varias producciones teatrales y, además, en varios programas de televisión. Su papel en Heroes fue el más importante hasta la fecha. Aunque el personaje de Mohinder Suresh fue escrito originalmente para un hombre de 55 años, su cinta de audición y prueba de pantalla fueron lo suficientemente convincentes como para que los escritores lo reescribieran para Ramamurthy, quien protagonizó las cuatro temporadas. En 2019 participó en The flash y en 2020 en el piloto de la serie de Netflix Yo nunca.