Né le 7 octobre 1967 à Paris, Samir Guesmi grandit dans le 13e arrondissement au sein d'une famille de huit enfants, d'un père ouvrier de chantier et d'une mère assistante maternelle. Élève peu assidu à l'école, il découvre par hasard un cours de théâtre près de chez lui, dans le quartier de la Butte-aux-Cailles, une rencontre qui donne un sens à sa vocation. Il débute au cinéma en 1987 dans Jaune revolver, avant de connaître une première reconnaissance en 1994 avec Malik le maudit, comédie dans laquelle il incarne le rôle principal et qui lui vaut le prix Michel Simon ainsi qu'un prix d'interprétation au Festival d'Amiens. Il partage ensuite sa carrière entre seconds rôles dans des films d'action grand public et participations à des œuvres d'auteur, avant d'obtenir en 2013 une nomination au César du meilleur acteur dans un second rôle pour Camille redouble, aux côtés de Noémie Lvovsky. Passé à la réalisation dès 2007 avec le court métrage C'est dimanche !, récompensé à Clermont-Ferrand et à Grenoble, il signe en 2020 son premier long métrage, Ibrahim, couronné du Valois d'or du meilleur film au Festival d'Angoulême. Il poursuit en parallèle une riche carrière d'acteur, notamment dans les séries télévisées Engrenages et Les Revenants.
Sa propre enfance dans une famille nombreuse d'origine algérienne, entre le 13e arrondissement de Paris et les questions d'identité culturelle, nourrit directement le regard porté sur ses personnages, en particulier dans Ibrahim. Le théâtre, découvert presque par hasard à l'adolescence, demeure une matrice essentielle de son approche du jeu et de la direction d'acteurs. Il revendique également l'influence de cinéastes d'auteur français avec lesquels il a travaillé comme comédien, dont Claude Miller, Nicole Garcia ou Arnaud Desplechin.
Samir Guesmi privilégie une mise en scène sobre et réaliste, attentive aux détails du quotidien et aux non-dits familiaux. Dans Ibrahim, il filme avec pudeur la relation complexe entre un père et son fils adolescent, sans céder au pathos ni à la démonstration. Sa double expérience de comédien et de réalisateur se traduit par une direction d'acteurs particulièrement fine, notamment auprès d'interprètes non professionnels.
Il obtient en 2013 une nomination au César du meilleur acteur dans un second rôle pour Camille redouble. Son court métrage C'est dimanche ! remporte en 2007 le prix du public au Festival de Clermont-Ferrand ainsi que le Grand Prix du Festival de Grenoble. Son premier long métrage, Ibrahim, est couronné en 2020 du Valois d'or du meilleur film, de la mise en scène et du meilleur scénario au Festival d'Angoulême, ainsi que du Grand Prix du festival Premiers Plans d'Angers.
Il retrouve à plusieurs reprises la réalisatrice Solveig Anspach, notamment dans L'Effet aquatique, son dernier film. Il collabore également de manière récurrente avec des cinéastes d'auteur comme Rachid Bouchareb, Nicole Garcia et Claude Miller en tant qu'acteur.
Les relations père-fils, marquées par le non-dit et la difficulté à se comprendre, occupent une place centrale dans Ibrahim. Les questions d'identité et de transmission au sein des familles immigrées reviennent également de manière constante dans son travail de réalisateur. L'observation sensible des marges sociales, sans misérabilisme, complète enfin sa signature de cinéaste.