Rami Malek est né à Los Angeles. Il a un frère jumeau, Sami, et une grande sœur. Après le lycée, c'est dans une université de l'Indiana qu'il sera diplômé, avant de se diriger vers une carrière d'acteur. Après son diplôme en 2003, Rami Malek tient plusieurs petits rôles dans les séries Gilmore Girls et Medium mais c'est en 2005 que l'acteur décroche son premier rôle marquant dans la série War at Home sur la Fox. Ce dernier lui ouvre les portes du cinéma et lui permet d'avoir un rôle dans la série des films La nuit au musée. Ses premières récompenses, il les glane avec la série The Pacific en 2010, où il rencontre aussi Tom Hanks, qui fait appel à lui pour un autre film, Il n'est jamais trop tard, paru en 2011. Rami Malek alterne alors les rôles dans des films indépendants (The Master en 2012, avec Joaquin Phoenix et Philip Seymour Hoffman) et des films plus grands publics, comme l'adaptation du jeu vidéo Need For Speed avec Aaron Paul. Mais c'est la série Mr. Robot, diffusée à l'été 2015, qui marquera un véritable tournant dans la carrière de l'acteur. Le rôle d'Elliott, pirate informatique, lui vaut de nombreuses nominations notamment aux Golden Globes 2016 dans la catégorie du Meilleur acteur dans une série dramatique. En 2018, il incarne à l'écran le chanteur Freddie Mercury du groupe Queen dans le biopic Bohemian Rhapsody. En janvier 2019, il remporte le prix du meilleur acteur pour son rôle dans Bohemian Rhapsody lors des Golden Globes.