D'origine chilienne, Santiago Cabrera a successivement vécu à Caracas, Toronto et Londres, envisageant une carrière de footballeur avant de se tourner vers la comédie. Ses talents sur la scène londonienne lui permettent d'enchaîner avec de petits rôles pour la télévision avant d'obtenir l'un des rôles phares de Heroes, nouvelle série à succès de NBC.
Le 2 mai 2007, il est à l'affiche de
Love (et ses petits desastres) de Alek Keshishian. En 2009, Cabrera fait partie du dyptique sur le Che réalisé par Steven Soderbergh.