Самуел Шейн Уортингтън е роден на 2 август 1976 г. в Годалминг, Съри, Англия. Семейството му се премества в Пърт, Западна Австралия, когато Сам е дете. На 17 напуска училище и заминава за Сидни, където се занимава с различни неща. На 19 години решава да кандидатсгва в Австралийската академия за сценични изкуства, печели стипендия и е приет.
Дипломира се през 1998 г., когато е на 22 години. След като завършва академията, Уортингтън участва в продукцията на Дейвид Хеър „Целувката на Юда” в Belvoir St Theatre. Започва да се снима в австралийски телевизионни сериали и филми. Прави филмовия си дебют в австралийския "Bootmen", негов брат във филма е Адам Гарсия. Следват главни роли в „Dirty Deeds” (2002) с Браян Браун, Тони Колет, Сам Нийл и Джон Гудман, „Gettin' Square” (2003) и „Somersault” (2004) . През 2000 г. Сам е номиниран от Австралийския филмов институт за ролята си в „Bootmen”. Печели наградата четири години по-късно за изпълнението си в „Somersaul”.
С малка роля се появява във "Войната на Харт" с Брус Уилис, през 2004-та се снима в „Thunderstruck”. По същото време участва в сериала "Love My Way". На следващата година се снима в екшън-драмата „Операция: Спасение” (2005), заедно с Бенджамин Брат и Джеймс Франко. Превръща се в лекар за сериала "The Surgeon". През 2006-та е избран за каста на „Казион Роял”, но в последния момент ролята отива при Даниъл Крейг. Същата година играе Макбет в едноименната екранизация на шекспировата пиеса.
Преди да се снима в „Терминатор: Спасение”, участва с Рада Мичъл и Майкъл Вартан в „Rogue” (2007). След „Аватар” ще го видим като Персей в „Сблъсъкът на титаните” (2010) и ще го чакаме в „Last Night” (2010).
