Sergi Belbel i Coslado neix a Terrassa el 29 de maig de 1963. Llicenciat en Filologia Romànica i Francesa per la Universitat Autònoma de Barcelona, participa, des de l'any 1980, en activitats teatrals amb el grup Gresca / 80 de Terrassa i amb el grup de teatre de l'Institut Français de Barcelona. És membre fundador, des del 1983, de l'Aula de Teatre de la UAB.

El desembre de 1985 obté el Primer Premio Marqués de Bradomín, convocat pel Centro Nacional Nuevas Tendencias Escénicas, per l'obra A.G. / V. W., Calidoscopios y faros de hoy, obra editada i estrenada l'any 1986. Aquest mateix any comença a col·laborar amb el Teatro Fronterizo i escriu les obres Tu, abans i després, que roman inèdita, i La nit del cigne, premi Ciutat de Granollers 1987, estrenada als Amics de les Arts de Terrassa el novembre de 1986 i que es publica el 1988 a la revista Els Marges. Un cop finalitzats els estudis, el curs 1986-1987, obté una beca predoctoral per incorporar-se al Departament de Filologia Romànica, però hi renuncia en acabar el curs per dedicar-se exclusivament al teatre. Des de l'any 1988 és professor de Dramatúrgia a l'Institut del Teatre de Barcelona.

L'extensa tasca com a director de teatre de Sergi Belbel s'inicia l'any 1986 amb la direcció de L'augment, de George Perec. Des d'aleshores compagina la direcció de textos propis —Minim.mal Show (1987), Òpera (1989), En companyia d'abisme (1989), Tàlem (1990), Carícies (1992), Després de la pluja (1993), Homes! (1994), Después de la lluvia (1996), Sóc Lletja (1997), Morir (1998), El temps de Planck (2000), Forasters (2004) i A la Toscana (2007)— amb la d'obres d'altres autors. En aquest sentit, ha treballat amb textos de Samuel Beckett, William Shakespeare, Goldoni, Molière, Eduardo De Filippo, David Mamet o Calderón de la Barca i, d'entre els autors catalans, de Josep M. Benet i Jornet, Àngel Guimerà, Emili Vilanova o David Plana.

La seva obra escrita, sempre emmarcada en el terreny de la dramatúrgia, és extensa i molt guardonada. Des de 1985, publica peces teatrals amb molta freqüència. Així, a banda de les publicacions esmentades, l'any 1988 apareix Elsa Schneider, guanyadora del premi Ignasi Iglésias 1987 i inspirada en el relat d'A. Schnitzler La senyoreta Elsa. L'any 1990 publica En companyia d'abisme i el 1992 Carícies i Mínim.mal show, obra que signa conjuntament amb Miquel Górriz. Aquest mateix any també veu la llum Tàlem, ja estrenada anteriorment al Tatre Romea de Barcelona, el 19 d'abril de 1990. Amb Després de la pluja (1993) obté els premis Crítica Serra d'Or de teatre i Nacional de Literatura Catalana de teatre, ambdós l'any 1995, i amb Morir (1995), li són concedits els premis Born de teatre 1995 i el premi del Ministeri de Cultura de literatura dramàtica, el 1996. Amb Jordi Sánchez escriu Sóc lletja (1997) i fins a dia d'avui, mai deixa de publicar peces de ressò, dins i fora de Catalunya, com és el cas de La sang (1999), El temps de Plank (2002), Forasters (2004), Mòbil (2006) i A la Toscana (2007).

La repercussió internacional de Sergi Belbel, en efecte, és perfectament visible en el gran nombre d'obres seves representades a l'estranger —a Catalunya, la representació ha estat sistemàtica—, amb èxits molt significatius de crítica i de públic, sobretot a Europa i, en particular, als països de parla alemanya. De la mateixa manera, l'èxit com a dramaturg queda palès en la traducció dels seus llibres a una quinzena d'idiomes, especialment al francès, a l'anglès i a l'alemany, a banda del castellà, idioma al qual s'ha traduït la major part de la seva obra.

De la feina realitzada a la televisió, és responsable de l'adaptació dramàtica i del guió de la telenovel·la Secrets de Família (1995), amb argument de Maria Mercè Roca, i de l'argument i guió de la sèrie Ivern (1996 – 2001) per a Televisió de Catalunya, publicat a l'editorial Empúries l'any 2002. És autor, també, del guió de Nissaga: l'herència (1999), per a Televisió de Catalunya, i de Después de la lluvia (2000) per a TVE. Així mateix, i ja en el terreny del cinema, el 1997 col·labora amb Ventura Pons en el guió de Carícies, basat en la seva pròpia obra.

Com a traductor, ha fet arribar als lectors catalans obres de Racine, Bernard-Marie Koltès, Molière, Eduardo de Filippo o Jean-Michel Ribes, entre d'altres.

Entre els anys 2006 i 2013, Sergi Belbel és director artístic del Teatre Nacional de Catalunya.

És soci de l'Associació d'Escriptors en Llengua Catalana.