Issu d'une famille modeste, Lars Mikkelsen est l’aîné de deux enfants, son frère cadet étant l’acteur Mads Mikkelsen. Il grandit dans les quartiers d’Østerbro puis de Nørrebro, où il pratique le handball et chante dans la chorale de son école. Après le lycée, il effectue son service militaire dans la Garde Royale danoise, puis commence des études de biologie à l’Université de Copenhague. Attiré par la scène, il devient artiste de rue — jongleur, mime et cracheur de feu — avant de se lancer dans une formation théâtrale en 1991.
À 27 ans, Lars intègre la prestigieuse école nationale de théâtre du Danemark, dont il sort diplômé en 1995. Il débute alors sur les planches et apparaît rapidement dans des productions télévisées danoises, notamment le téléfilm Mappen et une pièce Dracula à l’Aalborg Theater. Au théâtre, il joue dans plus de quarante pièces, se forgeant une réputation solide et reçoit le prestigieux prix Reumert en 2011 pour sa contribution à l’art dramatique. Il conserve tout au long de sa carrière un lien fort avec le théâtre.
Apparaissant plus ou moins furtivement dans divers films et épisodes de séries, sa carrière à l’écran connaît un tournant en 2007 avec le rôle du politicien Troels Hartmann dans la série The Killing. Très actif côté petite lucarne, il trouve par la suite plusieurs rôles solides : en 2013, il rejoint la distribution de Sherlock, incarnant le diabolique Charles Augustus Magnussen. Il poursuit en jouant le président russe Viktor Petrov dans House of Cards. L'acteur joue aussi dans des séries danoises à succès comme Borgen et Those Who Kill.
Sa polyvalence s’exprime également dans l’univers de Star Wars, où il prête sa voix au Grand Admiral Thrawn dans Star Wars Rebels (2016–2018), avant de reprendre ce rôle en live‑action dans Ahsoka en 2023 et dans la mini‑série Tales of the Empire en 2024. En 2018, il remporte l’International Emmy Award du meilleur acteur pour sa performance dans Herrens Veje. Il apparaît également en 2019 dans The Witcher, dans la peau du magicien Stregobor, et continue de se diversifier dans des productions internationales.
Côté cinéma, on le voit dans des films comme What Richard Did, When Animals Dream, Invasion Day, Winter Brothers, 9 avril ou Ditte & Louise. En 2025, il campe l'un des personnages principaux du thriller paranoïaque de Yann Gozlan Dalloway, porté par Cécile de France.
Laurent Schenck