Très jeune, Sam Raimi se passionne pour le cinéma, et commence à tourner des films en 8mm avec l'aide de ses amis. Durant ses études, il rencontre
Bruce Campbell, qui deviendra son acteur fétiche. Avec
Ivan Raimi, son frère, ils fondent la Society for Creative Filmmaking de l'Université du Michigan et réalisent leurs premiers vrais films.
A leur sortie de l'université, Sam Raimi et
Robert Tapert fondent Renaissance Pictures avec
Bruce Campbell. Leurs premières réalisations, en 1977 et 1978, sont trois courts métrages, qui leur serviront pour monter le financement de
Evil Dead en 1982, pour un budget de 350.000 dollars. Projeté dans une section parallèle au Festival de Cannes en 1983, ce film devient une oeuvre culte. Il obtient le grand prix du Festival de Paris du Film Fantastique (Grand Rex).
Après un passage par la comédie avec
Mort sur le Grill (1985, coécrit avec
Joel et
Ethan Coen), il rempile dans le cinéma d'horreur avec
Evil Dead II (1987), toujours avec
Bruce Campbell dans le rôle principal. Le metteur en scène est alors contacté par les studios américains pour écrire et réaliser
Darkman (1990), un thriller fantastique. Suivent le dernier volet de sa trilogie,
Evil Dead III : l'armée des ténêbres (1993), dont l'action se déroule à l'époque du roi Arthur, et le western avec
Mort ou vif (1995).
Sam est également le producteur exécutif du 1er film américain de
John Woo,
Chasse à l'homme (1993), co-scénariste pour
Le Grand Saut (1993) avec
Joel et
Ethan Coen, et en assure la réalisation de seconde équipe. En 1998, l'original
Un plan simple obtient deux nominations aux Oscars : Meilleur scénario pour
Scott B. Smith et Meilleur acteur dans un second rôle pour
Billy Bob Thornton.
Après l'échec de
Pour l'amour du jeu, et l'accueil mitigé de
Intuitions (2000), les studios lui confient néanmoins la réalisation de
Spider-Man (2002). Devant le véritable triomphe planétaire du film, Sam Raimi accepte de réaliser les deux volets suivants des aventures de l'homme-araignée,
Spider-Man 2 (2003) et
Spider-Man 3 (2007), avant de retourner à ses premières amours grâce au film d'horreur
Jusqu'en enfer, présenté en Séance de Minuit au 62ème Festival de Cannes.
Par la suite, Raimi se consacre exclusivement à la production. Le metteur en scène est notamment derrière les séries TV
Legend of the Seeker : l'épée de vérité,
Spartacus : Le sang des gladiateurs et
Spartacus : Les dieux de l'arène. Au cinéma, l'épouvante-horreur reste toujours son domaine de prédilection ; ainsi, le cinéaste apporte son soutien à
Scott Charles Stewart en 2011 pour le film d'horreur futuriste
Priest et à
Ole Bornedal l'année suivante pour le film d'exorcisme
Possédée.
Ce n'est qu'en 2013 que le réalisateur revient derrière la caméra en mettant en scène
Le Monde fantastique d’Oz, adaptation du roman de
L. Frank Baum et préquel au
Magicien d'Oz sorti en 1939. Sam retrouve pour l'occasion
James Franco qu'il avait dirigé dans la trilogie Spiderman. La même année, Raimi écrit et produit un remake de son film culte
Evil Dead mais en laisse la réalisation à
Fede Alvarez.