Né le 17 juin 1971 à Sandefjord, en Norvège, Espen Sandberg rencontre durant son enfance Joachim Rønning, avec lequel il forme un duo de réalisateurs surnommé les « Roenberg ». Ensemble, ils étudient le cinéma à la Stockholm Film School, dont ils sortent diplômés en 1994, avant de réaliser des films promotionnels pour l'armée norvégienne et de fonder leur société de production en 1995. Ils tournent en 1997 leur court métrage Dag 1, puis multiplient les spots publicitaires internationaux pour Airbus, Nintendo, Coca-Cola ou Nokia, dont le spot Rex pour Budweiser diffusé pendant le Super Bowl XXXV en 2001, et la publicité Train Loop pour Norsk Hydro, récompensée au Festival international de la publicité de Cannes en 2008. Ils passent au long métrage en 2006 avec le western Bandidas, porté par Penélope Cruz et coécrit par Luc Besson, puis signent en 2008 Max Manus, film de guerre biographique consacré à un résistant norvégien de la Seconde Guerre mondiale. En 2012, ils connaissent une reconnaissance internationale avec Kon-Tiki, qui retrace la traversée du Pacifique par l'explorateur Thor Heyerdahl en 1947, sélectionné aux Oscars dans la catégorie du meilleur film en langue étrangère. Ils sont ensuite recrutés par Disney pour réaliser Pirates des Caraïbes : la Vengeance de Salazar en 2017, avant de signer séparément le film fantastique Troll pour Netflix en 2022.
Sa formation à la Stockholm Film School, suivie aux côtés de son complice de toujours Joachim Rønning, façonne un style visuel soigné hérité de leur longue pratique commune de la publicité et du clip musical. Son goût pour les récits d'aventure et d'exploration historique, déjà présent dans Max Manus, trouve son expression la plus aboutie dans Kon-Tiki, consacré à l'une des plus grandes figures de l'histoire norvégienne moderne. Son passage par le cinéma de studio hollywoodien, avec Pirates des Caraïbes, l'a également confronté aux exigences du blockbuster international.
Espen Sandberg développe, avec Joachim Rønning, un cinéma d'aventure spectaculaire, mêlant reconstitution historique soignée et sens du grand spectacle hérité de leur expérience publicitaire. Leur mise en scène de Kon-Tiki privilégie l'immersion physique du spectateur dans l'expédition, entre vastes plans d'océan et tension dramatique resserrée. Cette capacité à conjuguer ampleur visuelle et émotion humaine leur a permis de transposer avec succès leur savoir-faire norvégien aux productions hollywoodiennes de grande envergure.
Kon-Tiki est sélectionné aux Oscars 2013 dans la catégorie du meilleur film en langue étrangère, une reconnaissance rare pour une production norvégienne. Le film obtient également un large succès critique et public en Scandinavie. La publicité Train Loop, réalisée pour Norsk Hydro, remporte un prix au Festival international de la publicité de Cannes en 2008.
Il forme un duo de réalisateurs indissociable avec Joachim Rønning depuis leur enfance à Sandefjord jusqu'à leurs plus grandes productions internationales, de Bandidas à Pirates des Caraïbes. Ils retrouvent notamment l'acteur Pål Sverre Hagen, interprète de Thor Heyerdahl dans Kon-Tiki.
L'exploration et le dépassement de soi face à des éléments naturels hostiles, incarnés par l'expédition de Kon-Tiki, occupent une place centrale dans son œuvre. La mémoire historique norvégienne, notamment celle de la Résistance durant la Seconde Guerre mondiale avec Max Manus, traverse également son travail. Le grand spectacle d'aventure, hérité de son expérience publicitaire internationale, complète enfin sa signature de cinéaste.