Sebastian Stan ha avuto una certa abilità nel cacciarsi nei pasticci nel piccante teen serial, Gossip Girl, coinvolgendo perfino la bruna Leighton Meester, ma si è fatto conoscere principalmente nei panni di Bucky Barnes nei film dedicati a Captain America.
Figlio unico di una pianista, Sebastian Stan nasce a Costanza in Romania. All'età di otto anni, si trasferisce con la madre a Vienna, dove la donna è ingaggiata come musicista. A 12, si stabilisce a Rockland County, New York, dopo che mamma convola a seconde nozze con il preside americano di una scuola privata.
Al Rockland Country Day School, il ragazzo si cimenta in numerose produzioni teatrali come "Cyrano de Bergerac", "La piccola bottega degli orrori" e "West Side Story". Durante le vacanze estive, frequenta lo Stagedoor Manor recitando in svariati allestimenti. Conseguito il liceo, si iscrive presso la Rutgers University's Mason Gross School of the Arts, affilando le doti attoriali allo Shakespeare's Globe Theatre di Londra, poco dopo il college.

Conosciuto soprattutto per il suo ruolo di Bucky Barnes nel Marvel Cinematic Universe, e vincitore dell'Orso d'argento come miglior attore alla Berlinale 2024 per A Different Man, lo vedremo al cinema dal 17 ottobre nei panni di Trump, diretto da Ali Abbasi in The Apprentice - Alle origini di Trump.