Après être passé par le cours Florent et le Conservatoire national supérieur d'art dramatique, Benjamin Voisin apparaît dans deux courts métrage (Adèle et Le Pérou), ainsi qu'un épisode de la série policière Emma. Il trouve ensuite son premier rôle au cinéma dans Bonne pomme (2017). Si cette comédie est plutôt mal reçue, elle lui permet de donner la réplique aux pointures Gérard Depardieu et Catherine Deneuve.

En 2018, il prend part au long-métrage The Happy Prince, première réalisation du comédien britannique Rupert Everett, centrée sur les deux dernières années de la vie d’Oscar Wilde. La même année, il se fait remarquer dans la mini-série d'Arte Fiertés, qui suit sur plusieurs décennies les combats menés par la communauté homosexuelle pour la reconnaissance et la liberté des identités sexuelles en France. L'acteur interprète la version jeune du personnage campé par Samuel Theis. 

2020 voit la carrière de Benjamin Voisin s'accélérer à une vitesse impressionnante. Il incarne tout d'abord, dans Un vrai bonhomme, un jeune homme dont l'omniprésence aux côtés de son petit frère se transforme en influence toxique. Dans la foulée, on le voit jouer le rôle-titre de La Dernière Vie de Simon, un film fantastique où un orphelin est capable de prendre l'apparence de chaque personne qu'il touche.

Prisé par les réalisateurs les plus prestigieux, Benjamin Voisin est en tête d'affiche d'Eté 85 de François Ozon, centré sur la passion qui unit deux adolescents durant les années 80 dans une station balnéaire normande. Une prestation qui lui permet de recevoir le Prix Lumière de la Meilleure révélation et de concourir pour le César du Meilleur espoir masculin.

Une récompense qu'il finit par décrocher l'année suivante avec Illusions perdues de Xavier Giannoli, une adaptation du livre du même nom de Balzac emmenée par un casting quatre étoiles (dont Depardieu et Cécile de France). L'acteur prête ses traits à Lucien de Rubempré, un jeune poète dans la France du XIXème siècle qui débarque à Paris pour tenter sa chance. 

En 2022, il est un jeune homme qui, après avoir volé une voiture, se retrouve embarqué malgré lui dans le road-movie En roue libre en compagnie de Marina Foïs. L'année suivante, il joue face à Noémie Merlant sous la direction d'André Téchiné pour Les Ames soeurs.

A l'automne 2023, il monte sur les planches dans un seul en scène pour reprendre le texte Guerre de Louis-Ferdinand Céline - retrouvé en 2022 - et mis en scène par Benoît Lavigne.

En 2024, il est la tête d'affiche de la comédie autour des Jeux L'Esprit Coubertin de Jérémie Sein où il incarne un champion du monde de tir immature et frustré sexuellement. Début 2025, retour au drame, il fait face à Vincent Lindon dans Jouer avec le feu de Delphine et Muriel Coulin dans le rôle de Fus, un jeune homme désœuvré qui se rapproche d'un groupe ultra-nationaliste en Lorraine. Au printemps de la même année, la série culinaire Apple TV+ réalisée par Martin Bourbelon, Carême lui confère une renommée sur le plan international. Il retrouve François Ozon pour l'adaptation de L'Etranger d'Albert Camus succédant ainsi à Marcello Mastroianni dans le personnage de Meursault.

Laurent Schenck