Sebastian Koch nació el 31 de mayo de 1962 en Karlsruhe, Baden-Württemberg, Alemania.
Koch pasó su infancia y juventud en Stuttgart. Originalmente quería ser músico, pero las escenificaciones del intendente teatral de Stuttgart Claus Peymann le llevaron a cambiar de idea y comenzar su carrera como actor.
Comenzó su aprendizaje en la renombrada escuela Otto - Falckenberg de Munich. Tras sus primeras representaciones en el Teatro Local de la Juventud, le contrataron en los teatros de la ciudad de Ulm, el teatro nacional de Darmstadt y en los teatros nacionales de Berlín. Se le pudo ver, entre otros, en Los Ladrones de Schiller, Ifigenia en Tauris de Goethe y en Dirty Dishes de Nick Whitby.
Famoso por sus últimos papeles en dos películas elegidas para representar a Alemania y Holanda en los Óscar de 2007 como candidatas a "Mejor película de habla no inglesa": el galardonado drama de Florian Henkel von Donnersmarck La vida de los otros y La lista negra, de Paul Verhoeven, en la que interpretaba a un coronel nazi que se enamora de una judía de la resistencia.
A Kock le atraen los papeles complicados con fracturas y aristas. A sus héroes los envuelve una cierta soledad, incluso una tristeza desde la que crea emoción. Como casi ningún otro actor, consigue representar diferenciadas facetas de sus personajes.
Ya sea en el teatro, en la televisión o en el cine, Sebastián Koch es uno de los actores más multifacéticos y exitosos de Alemania, cuyo trabajo y carrera también le han llevado a menudo a cruzar las fronteras del país.