Urodził się w Sacramento, jako nastolatek przeniósł się do stanu Oregon, tam ukończył David Douglas High School w Portland. Po szkole udał się do Los Angeles w nadziei zrobienia kariery artystycznej. Pracował jako robotnik budowlany, wieczorami uczęszczał na kursy aktorskie. W 1968 roku podpisał kontrakt z wytwórnią filmową 20th Century Fox, jednak odtwarzał tylko epizodyczne role m.in. jako gracz w karty w westernie "
Butch Cassidy i Sundance Kid oraz w dramacie angielskim "
The Games". Dostrzeżony w przygodowej serii Paraomount Oictures "
Mission: Impossible" jako Dr Doug Robert zagrał w końcu dużą rolę Ricka Carlsona w dramacie
Daniela Petrie "
Lifeguard", która przyniosła mu uznacie publiczności i krytyki. Sieć telewizyjna NBC zaangażowała go do głównej roli Sama Damana w przygodowej sadze "
Once an Eagle" pokazywanej w ponad stu krajach świata. Wystąpił w serialu TV wytwórni Universal "
Aspen". Postać Pete'a Dannera w filmie
Richarda Marquanda "
Dziedzictwo" była jego pierwszym epizodem kinowym. Przełom w jego karierze nastąpił w 1979 roku, kiedy to wcielił się w postać Tella Sacketta w westernowej produkcji telewizyjnej "
Bracia Sackettowie". Stał się idealnym aktorem westernowym o ironicznym uśmiechu i przenikliwym spojrzeniu. I chociaż udanie zagrał w dramacie
Petera Bogdanovicha "
Maska", udowodnił swój talent komediowy w epizodzie komedii
Carla Reinera "
Siostrzyczki", został zakwalifikowany jako odtwórca ról kowbojów. Zachwycił swą pełną umiaru wyrazistą kreacją tytułowego bohatera w telewesternie "
Conagher", zdobywając nominację do nagrody Złotego Globu. Sukces odniósł także western "
Dziewczyny z Dzikiego Zachodu", gdzie za rolę Dzikiego Billa Hockoka był nominowany do nagrody Emmy i Złotego Globu. W 2001 roku stał się laureatem nagrody Alana J. Pakuli za postać Kermita Newmana w dramacie
Roda Lurie "
Ukryta prawda". Od 1984 roku Sam Elliott jest mężem aktorki
Katherine Ross. Wspólnie wychowują córkę Cleo.