Aktor urodził się 22 grudnia 1965 roku w Vilanova i la Geltru, małej wiosce w pobliżu Barcelony. Już jako nastolatek nie uczył się według normalnego programu nauczania, ale szkolił się w aktorstwie i sztukach cyrkowych. Razem z grupą przyjaciół pisał i wystawiał własne przedstawienia. Następnie wyjechał do Paryża, gdzie uczęszczał do prestiżowej École Internationale de Théâtre Jacquesa Lecoqa, w której szczególną wagę przywiązywano do fizycznych aspektów sztuki aktorskiej. To właśnie w stolicy Francji spotkał w 1992 roku reżysera Manuela Poiriera, który od razu zaproponował mu występ w filmie La Petite Amie d’Antonio. Rola ta przyniosła Sergi Lópezowi nagrodę Prix Michel Simon w 1993 roku i zapoczątkowała jego wieloletnią współpracę z Poirierem. Aktor wystąpił jeszcze w siedmiu filmach tego reżysera: À la Campagne (1994), Attention Fragile (1995), Marion (1996), Western (1997), który otrzymał Nagrodę Jury na Festiwalu Filmowym w Cannes, a sam López wyróżniony został za tę rolę nagrodą dla najlepszego aktora na Międzynarodowym Festiwalu Filmowym w Katalonii i nominowany do Cezara w kategorii najlepszy męski debiut aktorski, Te Quiero (2000), Les Femmes… ou les Enfants d’abord (2001) oraz Chemins de Traverse (2003). Sergi López pracuje przeważnie we Francji i w Hiszpanii. Aktor zagrał dwukrotnie w filmach Ventury Ponsa (Pieszczoty w 1997 roku i Umrzeć (albo nie) w 2000 roku), Luisa Miguela Albaladejo (Ataque Verbal w 1999 roku i Otwarte niebo w 2001 roku) oraz Marion Vernoux (Rien à faire w 1999 roku i Reines d’un Jour w 2001 roku). López znany jest z grania wieloznacznych i socjopatycznych postaci takich jak na przykład Harry w filmie Harry, twój prawdziwy przyjaciel Dominika Molla. Rola ta przyniosła mu ogromną popularność oraz Cezara w 2001 roku w kategorii najlepszy aktor. Sergi López ma również w swoim dorobku występy w filmach Lizbona Antonio Hernandeza, Między nogami Manuela Gomeza Pereiry, Une Liaison Pornographique z Nathalie Baye, Mężczyzna moich marzeń Danièle Thompson, Filles Perdues, Cheveux Gras Claude’a Duty, Rencontre avec le Dragon Hélène Angel, Niewidoczni Stephena Frearsa, Janis et John Samuela Benchetrita, Les Mots Bleus Alaina Corneau i Toreros Erica Barbiera z Maribel Verdú.