Benedict Timothy Carlton Cumberbatch è nato il 19 luglio del 1976.
Suo padre e sua madre, Timothy Carlton e Wanda Ventham sono entrambi attori, provenienti da eminenti e altolocate famiglie britanniche.
Iniziò a recitare molto giovane, mentre frequentava la Harrow School, un prestigioso colleggio londinese, dove si dedicò anche alla pittura a olio e al rubgy, e dove debuttò sul palcoscenico interpretando, appena 12enne, la Regina delle Fate Titania in un allestimento del "Sogno di una notte di mezza estate" di Shakespeare.
Diplomatosi alla Harrow, prese un anno libero dagli studi per viaggiare in Tibet, dove insegnò inglese in un monastero buddista. Tornato in Inghilterra, perfezionò la sua preparazione come attore presso l'Università di Manchester e la London Academy of Music and Dramatic Art.
Terminati gli studi, nel 2001, iniziò a lavorare con frequenza in teatro, ottenendo presto importanti riconoscimenti come le nomination agli Oliver Awards (2005), e nel 2002 esordisce anche in televisione.
Nel 2004 si fece notare grazie all'interpretazione di Stephen Hawking nel biopic televisivo della BBC dedicato al grande scienziato, intitolato semplicemente Hawking: ottenne una nomination ai BAFTA.
Nel 2006 arriva l'esordio sul grande schermo con il ruolo di William Pitt nel dramma Amazing Grace, che gli valse una candidatura ai London Critics Circle Film Awards come miglior esordiente britannico, per poi apparire in film come Espiazione, Creation e The Whistleblower.
Nel 2010 ottiene il ruolo da protagonista nelle serie televisiva Sherlock, prodotta da BBC e PBS, che attualizza le avventure del celebre investigatore nato dalla penna di Arthur Conan Doyle, e nel 2011 è protagononista con Johnny Lee Miller della piece teatrale "Frankenstein", diretta da Danny Boyle, nella quale interpreta a serate alterne sia il barone Victor von Frankenstein che la sua Creatura: per quest suo lavoro Cumberbatch ottenne la cosiddetta "Tripla Corona" del teatro londinese, ovvero l'Oliver Award, l'Evening Standard Award e il Critics' Circle Theatre Award.
Nel stesso anno esplode anche la sua carriera cinematografica, grazie alle sue apparizioni ne La talpa di Tomas Alfredson (in cui è al fianco del meglio della recitazione britannica) e nel War Horse di Steven Spielberg, finendo col venir nominato attore dell'anno dalla rivista GQ.
Ha poi doppiato Sauron e il drago Smaug nelle versioni originali della trilogia de Lo Hobbit, e nel 2013 è stato il villain di Into Darkness - Star Trek. Sempre nel 2013 ha interpretato Julian Assange nel film Il quinto potere, è apparso in 12 anni schiavo e in I segreti di Osage County, mentre nel 2014 ha interpretato il geniale matematico Alan Turing nel biopic di Morten Tydlum The Imitation Game.
Il 5 novembre di quell'anno ha pubblicato sul Times un annuncio riguardante il suo fidanzamento ufficiale con l'attrice e regista teatrale Sophie Hunter.