Né en 1964 à Namur en Belgique, Benoît Poelvoorde ne se destine nullement à la comédie, il n'a donc par conséquent suivi aucune formation dans ce but. C'est à Bruxelles où il est parti étudier aux beaux-arts qu'il se joint à une bande de passionnés de cinéma.
De cette rencontre naît un 1er court métrage intitulé "Pas de C4 pour Daniel-Daniel", qu'il co-réalise et interprète en 1988. Sa fantaisie et son naturel comique en font tout naturellement, l'interprète idéal du tueur ignoble dans le scabreux mais désormais culte C'est arrivé près de chez nous (1992).
Totalement novateur et iconoclaste, aussi bien sur le fond (une équipe de TV qui suit le quotidien d'un serial-killer), que sur la forme (noir et blanc, décor naturel), le film tourné avec des moyens dérisoires est sélectionné à Cannes et fait une belle carrière dans nombres de festivals internationaux, où il remporte de nombreuses distinctions.
Poelvoorde y est le personnage qui est à la base de beaucoup de ses compositions : un cynique viscéral, souvent ridicule et cruel. L'acteur ne va pourtant pas profiter de ce tremplin médiatique pour se lancer à corps perdu dans le cinéma. C'est au contraire au théâtre qu'il va rebondir avec Modèle déposé, un monologue écrit à 4 mains par Rémy Belvaux (son principal complice sur C'est arrivé près de chez vous) et lui-même. Le spectacle tourne 3 ans en Belgique et 6 mois au Café de la Gare, à Paris.
C'est alors que Canal + lui confie une rubrique dans l'émission phare Nulle part ailleurs. Il s'agit des "Carnets de Monsieur Manatane", de courts sketchs à l'humour corrosif interprété par un Poelvoorde au plus fort de son cynisme. Nouveau succès, cette fois-ci cathodique.
C'est à cette période qu'il décide de revenir au cinéma. Sous la direction de Philippe Harel. Il tient la vedette des Randonneurs, aux côtés de Karin Viard, Vincent Elbaz et Géraldine Palhais. Il y campe un guide pédestre qui entraîne une bande de novice sur le fameux GR20, en Corse.
Cette comédie est bien reçue par le public. Benoît Poelvoorde ne délaisse pas pour autant son pays d'origine, puisque après avoir tourné dans le court métrage Le signaleur de Benoît Mariage (réalisateur émérite de plusieurs reportages pour la célèbre émission Streap Tease), il s'engage totalement dans le premier long métrage de ce dernier, Les convoyeurs attendent, une comédie grinçante qui flirte néanmoins avec le drame social et familial. Ce rôle fondé sur la dualité, nous montre la capacité à l'acteur de jouer aussi bien dans le registre dramatique que comique.
La suite de sa carrière se déroule principalement dans l'hexagone : on le voit dans Les portes de la gloire de Christian Merret-Palmair, Le vélo de Guylain Lambert de Philippe Harel, où il est un cycliste dopé qui poursuit des rêves de victoire dans la Belgique des années 70.
En 2002, le talent de Benoît Poelvoorde est consacré par l'obtention du prix Jean Gabin. Peu après, Benoît Poelvoorde est à l'affiche de Le boulet, mis en scène par Alain Berberian où il retrouve José Garcia son partenaire du Vélo de Guylain Lambert, ainsi que Gérard Lanvin.
En 2005, il est à l'affiche le film de Anne Fontaine, Entre ses mains, où il joue de nouveau un rôle sombre aux côtés de Isabelle Carré. Il enchaîne avec le film Akoibon, réalisé par Edouard Baer, et Tu vas rire mais je te quitte de Philippe Harel. En 2006, on le retrouve dans Du jour au lendemain de Philippe Le Guay, Jean-Philippe de Laurent Tuel, et Selon Charlie... de Nicole Garcia. Un an plus tard, il tourne Cow-boy sous la direction de Benoît Mariage, puis Les deux mondes de Daniel Cohen.
En 2008, il joue Brutus dans la grosse production Astérix aux jeux olympiques réalisé par Frédéric Forestier et Thomas Langmann. Puis il est à l'affiche de la suite des Randonneurs, Les randonneurs à St Tropez, où il joue face à Vincent Elbaz et Karin Viard.
En 2010 on le retrouve dans un des rôles principal du drame historique L'autre Dumas de Safy Nebbou, aux côtés de Gérard Depardieu et Mélanie Thierry. Il y tient le rôle d'Auguste Maquet, nègre littéraire du célèbre écrivain Alexandre Dumas.