Né en 1982, Sam Hargrave se lance dans les arts martiaux et la cascade dès l'adolescence avant de rejoindre Hollywood, où il devient la doublure de Chris Evans dans le rôle de Captain America à partir de 2011. Il enchaîne les postes de coordinateur de cascades sur des films comme Avengers: Infinity War, Avengers: Endgame ou Atomic Blonde, cumulant plus de quatre-vingts crédits de cascadeur. En 2020, les frères Russo, avec qui il a longuement collaboré au sein du Marvel Cinematic Universe, écrivent et produisent son premier long métrage en tant que réalisateur, Extraction, porté par Chris Hemsworth pour Netflix, remarqué pour sa séquence d'action en plan-séquence de plus de dix minutes. Il réalise ensuite Extraction 2 (2023), assure la réalisation de la seconde équipe sur la saison 2 de The Mandalorian, et poursuit avec des projets comme Matchbox: The Movie et la série Apple TV+ The Last Frontier, tout en préparant Extraction 3.
Son apprentissage du cinéma s'est fait directement sur les plateaux, aux côtés des frères Russo, dont l'approche de l'action cinématographique a profondément façonné sa propre vision de la mise en scène.
Sam Hargrave privilégie une action pratique et viscérale, héritée de son expérience de cascadeur, avec un goût prononcé pour les séquences en plan-séquence continu qui plongent le spectateur au cœur de l'action sans coupure apparente.
Il est cinq fois lauréat du Taurus World Stunt Award et remporte un Screen Actors Guild Award pour son travail de cascadeur, avant de devenir réalisateur.
Les frères Joe et Anthony Russo, scénaristes et producteurs d'Extraction et de sa suite, restent ses collaborateurs les plus constants depuis ses débuts dans l'univers Marvel. Chris Hemsworth, acteur principal de la franchise Extraction, l'accompagne également sur plusieurs projets.
Les missions de sauvetage à haut risque et la rédemption de mercenaires ou de soldats marqués par leur passé structurent l'essentiel de sa filmographie de réalisateur, portée par une virtuosité technique héritée de sa carrière de cascadeur.