Sergi López se muda a París para estudiar en la Escuela Internacional de Teatro de Jacques Lecoq. En 1992, debuta en la gran pantalla en el filme de Manuel Poirier ‘La Petite Amie d'Antonio’, para el que necesitaba a un actor con acento español. Su popularidad llega cinco años después con la película ‘Western’. En 1999, se une a Nathalie Baye en el drama romántico ‘Una relación privada’, del belga Frédéric Fonteyne.

Su consagración llega en 2000 con el thriller de Dominik Moll, ‘Harry, un amigo que os quiere’, donde interpreta a un psicópata, papel que le vale el César al mejor actor en 2001. Sergi López participa en proyectos tan singulares como ‘Rencontre avec le dragon’. Stephen Frears le elige para encarnar a un traficante de drogas en ‘Negocios ocultos’ (2003), mientras que Guillermo del Toro le escoge para dar vida a un capitán franquista en la fábula ‘El laberinto del fauno’ (2006). En 2009, se pone a las órdenes de Isabel Coixet para protagonizar el drama ‘Mapa de los sonidos de Tokio’.