Très jeune, Sam Raimi se passionne pour le cinéma, et commence à tourner des films en 8mm avec l'aide de ses amis. Durant ses études, il rencontre Bruce Campbell, qui deviendra son acteur fétiche. Avec Ivan Raimi, son frère, ils fondent la Society for Creative Filmmaking de l'Université du Michigan et réalisent leurs premiers vrais films. A leur sortie de l'université, Sam Raimi et Robert Tapert fondent Renaissance Pictures avec Bruce Campbell.
Leurs premières réalisations, en 1977 et 1978, sont trois courts métrages, qui leur serviront pour monter le financement de Evil Dead en 1982, pour un budget de 350.000 dollars. Projeté dans une section parallèle au Festival de Cannes en 1983, ce film devient une œuvre culte. Il obtient le grand prix du Festival de Paris du Film Fantastique (Grand Rex).
Après un passage par la comédie avec Mort sur le Grill (1985, co-écrit avec Joel et Ethan Coen), il rempile dans le cinéma d'horreur avec Evil Dead II (1987), toujours avec Bruce Campbell dans le rôle principal.
Il est alors contacté par les studios américains pour écrire et réaliser Darkman (1990), un thriller fantastique. Suivent le dernier volet de sa trilogie, Evil Dead III : l'armée des ténêbres (1993), dont l'action se déroule à l'époque du roi Arthur, et le western avec Mort ou vif(1995).
Il est également le producteur exécutif du 1er film américain de John Woo, Chasse à l'homme (1993), co-scénariste pour Le Grand Saut (1993) avec Joel et Ethan Coen, et en assure la réalisation de seconde équipe. En 1998, Un plan simple obtient deux nominations aux Oscars : Meilleur scénario pour Scott B. Smith et Meilleur acteur dans un second rôle pour Billy Bob Thornton.
Après l'échec de Pour l'amour du jeu, et l'accueil mitigé de Intuitions (2000), les studios lui confient néanmoins la réalisation de Spider-Man (2002). Devant le véritable triomphe planétaire du film, Sam Raimi a accepté de réalisé les deux volets suivants des aventures de l'homme-araignée, Spider-Man 2 (2003) et Spider-Man 3 (2007), avant de retourner à ses premières amours grâce au film d'horreur Jusqu'en enfer, présenté en Séance de Minuit au 62ème Festival de Cannes.
