Passionné par le monde du spectacle, Miguel Sandoval intègre une école de mime en 1975 à Albuquerque, Nouveau-Mexique. Parallèlement, il rejoint une troupe de théâtre de Commedia dell'arte qui se produit dans les parcs locaux. Après avoir fondé une compagnie de théâtre composée de détenus, il joue pendant une saison dans une représentation de "Roméo et Juliette" à Houston, Texas.

En 1982, il fait sa première apparition sur grand écran, dans le film de science-fiction Timerider: The Adventure of Lyle Swann, une prestation qui lui permet de jouer dans Repo Man d'Alex Cox deux ans plus tard. Après un rôle dans deux films de Spike Lee (Do the right thing en 1989, et Jungle fever en 1991), il participe au méga succès de Steven Spielberg, Jurassic Park (1993). Il côtoie par la suite de grands noms, comme John Travolta dans Get Shorty (1995), Johnny Depp dans Blow (2001), ou encore Arnold Schwarzenegger dans Dommage collatéral (2002).

Sur le petit écran, Miguel Sandoval participe à une multitude de téléfilms et séries dès 1982. Parmi bien d'autres, il apparaît dans Les Enquêtes de Remington Steele (1984), New York Police Blues (1994), Seinfeld (1997), Frasier (1998), Urgences (1999) et Alias (2001). Après un rôle régulier dans l'unique saison de Shérifs à Los Angeles (2003), il fait appel aux facultés psychiques de Patricia Arquette pour résoudre des enquêtes dans Medium (2005).