Figura indiscutible del cine español de los últimos años. Nacido en Madrid, antes de formar parte del mundo del cine, había participado en varios concursos de televisión de gran audiencia como No te rías que es peor, Locos por la tele o El huevo de Colón. De este modo, pudo reunir algún dinero y gracias a esto pudo rodar sus primeros cortometrajes: Evilio (1992) y Perturbado (1993) por el que obtuvo el Premio Goya al mejor cortometraje de Ficción y Evilio vuelve, el purificador.

Se hizo popular con su papel co-protagonista de heavy enrollado en El Día de la Bestia, por el que obtuvo el Premio Goya al Actor Revelación. Paralelamente,aparecía como actor secundario en otras películas como: Two Much, Todo es Mentira, Sexo Oral, Todos a la Cárcel, El Corazón del Guerrero, Airbag o Perdita Durango.

En 1998, escribió, dirigió y protagonizó su primera película, Torrente, el Brazo Tonto de la Ley en la Ceremonia de Entrega de los Goya de 1999 obtuvo dos galardones, uno de ellos a la Mejor Dirección Novel. 

En el 2000 repitió éxito detrás de las cámaras con su segunda película como director, Torrente 2, Misión en  Marbella.  Ese mismo año Segura protagonizó Obra Maestra, la segunda película de David Trueba, después del éxito de La Buena Vida. En esa cinta, compartía cartel con Ariadna Gil, Pablo Carbonell y Luis Cuenca. 

Santiago Segura se ha puesto la sotana en México para encarnar al sacerdote Gorkisolo, uno de los personajes centrales de la película Asesino en Serio, una cinta en la que Santiago Segura también interviene como productor a través de su firma Amiguetes Entertainment (Torrente II).

El actor, director y productor también ha participado en El Oro de Moscú, película que representa el debut en la dirección del actor Jesús Bonilla.

Entre sus proyectos más esperados, se encuentra la próxima película de Guillermo del Toro, Hellboy.