Après lecture d'une annonce dans un journal professionnel, Seymour Cassel, formé à l'Actor's Studio et à l'American Wing de New York, s'inscrit au Variety Arts Theater de Broadway, attiré par la gratuité des cours qui y sont dispensés et par la personnalité de son directeur, John Cassavetes. Lorsque celui-lui annonce qu'il s'apprête à réaliser un long métrage, il lui propose ses services. C'est ainsi que le comédien se retrouve factotum sur le tournage de Shadows (1959), un film qui marque aussi sa première apparition, non créditée, à l'écran.

Pilier de la famille Cassavetes, au même titre que Ben Gazzara ou Peter Falk, Seymour Cassel joue les gigolos dans Faces (1968), les beatniks dans Minnie et Moskowitz (1971), et les gangsters dans Meurtre d'un bookmaker chinois (1976). Cette collaboration s'achève avec le dernier film du cinéaste, Love streams en 1984, dans lequel il incarne le mari de la muse Gena Rowlands. Parallèlement, le comédien à la crinière blonde et à l'épaisse moustache enchaîne les films de genre mineurs, mais travaille également avec Don Siegel, Elia Kazan et Sam Peckinpah (Le Convoi, 1978).

Après le décès de son mentor, Seymour Cassel travaille à un rythme encore plus soutenu, notamment avec de jeunes cinéastes qui se sont choisi comme héros et modèle John Cassavetes. C'est le cas d'Alexandre Rockwell auteur d'In the soup (1992), dans lequel le comédien campe un escroc face à Steve Buscemi. Celui-ci fera d'ailleurs de Cassel son acteur-fétiche lorsqu'il passera à la mise en scène - citons Happy hour (1996) et Lonesome Jim, deux portraits de l'Amérique des laissés-pour-compte. Sollicité par bien d'autres acteurs-réalisateurs, de Dennis Hopper à Nicolas Cage en passant par Warren Beatty (Dick Tracy, 1990), l'attachant Seymour Cassel est désormais abonné aux rôles de papy jovial, devenant la mascotte de Wes Anderson, l'un des plus brillants représentants du nouveau cinéma indépendant.

Durant les années 2000, Seymour Cassel continue d'enchaîner les rôles à un rythme soutenu. On peut ainsi le voir dans les comédies Manna from Heaven (2002) et Deux en un (2003), les thrillers The Burial Society (2002) et A Good Night to Die (2003) ou encore les drames Big Heart City (2008) et Broken Kingdom (2012). En 2014, il est l'un des cinq anciens militaires reprenant du service de la comédie d'action The Dependables, le professeur Wright du film d'action The Algerian puis l'un des personnages principaux des méconnus Time Framed (2017) et The Last Beat (id.).