Trond Espen Seim urodził się w Oslo. Uczęszczał do Wyższej Szkoły Teatralnej Teaterhogskolen, którą ukończył w 1996 roku. Pierwszy angaż otrzymał w Rogaland Teater w Stavanger, a następnie w Scenie Narodowej w Bergen. Tu zagrał główne role między innymi w takich spektaklach jak "A Clockwork Orange", "Erasmus Montanus" oraz "Kejser og Galilaer". W 2001 otrzymał za nie prestiżową nagrodę Hedda w kategorii dla najlepszego aktora. W 2001 roku dostał angaż w Teatrze Narodowym w Oslo. Jesienią 2004 roku, wraz z dwójką innych artystów, zaczął prowadzić teatr Torshovteatret, gdzie rok później wystawił kontrowersyjną sztukę "Orgie"
Piera Paolo Pasoliniego.
Jesienią 2006 roku został wybrany do roli prywatnego detektywa Varga Veuma, znanego z serii kryminałów norweskiego pisarza
Gunnara Staalesena. Premiera pierwszego filmu miała miejsce w 2007 roku, a cykl składa się z dwunastu obrazów. W 2008 roku za rolę w "
Instynkt wilka - Upadłe anioły" otrzymał nagrodę Amanda (norweski odpowiednik Oscara) dla najlepszego aktora roku.
Ostatnim z serii filmów o bergeńskim detektywie jest obraz "
Varg Veum - Kalde hjerter", który w Norwegii miał swoją premierę pod koniec marca 2012 roku. Seim podjął się jego reżyserii. W wywiadzie udzielonym dziennikowi "Dagbladet" powiedział, że w pracy nad nim kierował się wskazówkami przyjaciół - reżyserów
Erika Poppe i
Mortena Tylduma. W przyszłości zamierza ponownie zająć się reżyserią, choć mówi, że czuje się przede wszystkim aktorem.
Prywatnie jest żonaty z Cecilie Frostad Egeberg, z którą ma dwójkę dzieci.