Sam Riley, 8 Ocak 1980 tarihinde Menston, Batı Yorkshire, İngiltere'de dünyaya geldi. Tekstil ticaretiyle uğraşan bir baba ve anaokulu öğretmeni bir annenin oğlu olan Riley, Uppingham School'da eğitim gördü. Gençlik yıllarında oyunculuğa ilgi duysa da, Londra Müzik ve Dramatik Sanat Akademisi (LAMDA) ve Kraliyet Dramatik Sanat Akademisi (RADA) gibi prestijli okullara yaptığı başvurular reddedildi. Bir süre giyim deposunda ve barmen olarak çalışan Riley, aynı zamanda Leeds merkezli "10,000 Things" adlı indie rock grubunun solistliğini yaptı. Grup bir albüm çıkarsa da beklenen ticari başarıyı yakalayamadı ve dağıldı.

Oyunculuğa adım atan Riley, ilk önemli çıkışını televizyon filmlerinde küçük roller alarak yaptı.