Madrid, 1963. Proviene de la saga de artistas Bardem. Licenciado en Historia y diplomado en Relaciones Internacionales.

Publicó su primera novela, Muertes ejemplares, en 1999, obra que recibió una mención especial del jurado del Premio Nadal. Debutó como actor bajo la dirección de Alfonso Albacete, David Menkes y Miguel Bardem en Más que amor, frenesí. Poco a poco fue consolidando su carrera cinematográfica gracias a películas como Perdita Durango, Princesas, Alatriste, Paraíso perdido, la producción mexicana La Zona y Che: Guerrilla, entre muchas otras.

En 2011, se consolidó como uno de los grandes actores de reparto del cine español al recibir una nominación al Premio Goya al Mejor actor de reparto por su interpretación en Celda 211. Dos años después, Santiago Zannou llevó al cine su segunda novela, Alacrán enamorado, adaptación en la que también participó como coprotagonista.

En 2015 participó en el thriller de éxito internacional La deuda, al que siguieron títulos como Assassin’s Creed, Carteristas y Adiós, entre otros.

En 2019 publicó la novela histórica Mongo Blanco, por la que obtuvo el Premio de Novela Histórica del Festival Gijón Noir.

Entre sus trabajos más recientes para televisión destacan las series El Cid y 30 Monedas, dirigida por Álex de la Iglesia. Desde 2022, ha compaginado su trabajo en España con producciones internacionales como: Echo 3; El elegido; Alix; En alta mar; DRAGN, dirigida por el cineasta británico Peter Webber; y la coproducción hispano-panameña Papeles.

Su serie más reciente estrenada ha sido La agencia para Disney+ y ahora participa en En La Zona Gris de Guy Ritchie.