Samuel „Sam” Worthington urodził się w Godalming w Anglii 2 sierpnia 1976 roku . Kiedy był dzieckiem przeprowadził się wraz z rodziną do Perth w Zachodniej Australii. Wygrał stypendium naukowe Curtin College of the Arts w Fremantle, po czym podjął studia aktorskie w Narodowym Instytucie Sztuki Dramatycznej (National Institute of Dramatic Art) w Sydney. Po ukończeniu studiów w 1998 roku Worthington występował w produkcjach teatralnych Judas Kiss na deskach Belvoir St Theatre. W roku 2000 zadebiutował na dużym ekranie w australijskiej produkcji „Faceci w butach”. Za rolę w filmie „Salto” został uhonorowany nagrodą Australijskiego Instytutu Filmowego (AFI) dla najlepszego aktora. Zagrał również w serialu „Love My Way”. Wystąpił także w kilku produkcjach Hollywood takich jak: „Wojna Harta” i „VI Batalion”. Szansę na międzynarodową karierę miał w 2005 roku, kiedy to był brany pod uwagę do roli Jamesa Bonda w „Casino Royale”. Reżyser Martin Campbell twierdził, że Worthington i Henry Cavill są najpoważniejszymi kandydatami do zagrania tej postaci, jednak ostatecznie wygrał Daniel Craig. W 2007 roku James Cameron wybrał Worthingtona do głównej roli w filmie „Avatar”. Natomiast w 2008 roku pojawił się w najnowszej części „Terminatora” – „Terminator: Ocalenie”, który wszedł do kin w maju 2009 roku. Od tamtej pory stał się znacznie bardziej rozpoznawalnym aktorem i zaczęto częściej obsadzać go w głównych rolach.