Sergio Peris-Mencheta estudió en el Liceo francés de Madrid. Fue un jugador de rugby en equipos internacionales con quienes ganó varios campeonatos, y fue capitán de su equipo juvenil. Después de terminar la escuela preparatoria, se matriculó en la Universidad Carlos III para estudiar Derecho y Negocios, pero mientras participaba en el grupo de teatro universitario dirigido por Inés París, descubrió el deseo de convertirse en actor. Su carrera profesional la comenzó en 1997 y en 1998 fue elegido como Dani Daroca Lavín en la serie de televisión Al salir de clase, que lo condujo a la popularidad entre un público adolescente. Desde entonces apareció en más de cuarenta películas y proyectos televisivos, tanto españoles como internacionales, de los cuales destacan las series Tierra de lobos en el 2011, Isabel entre el 2012 y 2014, y las cintas Resident evil 4: La resurrección (2010) y La vida misma (2018). En 2019 interpreta el papel de Hugo Martínez en Rambo: Last Blood.