Sam Boxleitner nasceu em Los Angeles, Califórnia, em uma família do show business. Ele sonhava em acompanhar o comércio da família desde muito jovem. Seus pais são os atores Bruce Boxleitner e Kathryn Holcomb Ogilvy, e o ator Ian Ogilvy é seu padrasto. Seu irmão Lee Boxleitner, meio-irmão Michael Boxleitner e meio-irmão Dakota Brinkman também são atores.
Sam frequentou o Chaminade College Preparatory em Los Angeles, onde se destacou nas artes, especialmente no teatro e na música. Depois de estrelar várias peças e pequenos papéis em filmes, Sam decidiu suspender a atuação para se concentrar na música. Ele frequentou o Musicians Institute em Hollywood, Califórnia, onde obteve um certificado comercial de composição contemporânea e guitarra. Sam passou a melhor metade de uma década compondo música e fazendo turnês com várias bandas locais e nacionais. Depois de uma longa e tumultuada turnê, Sam conseguiu um emprego como corredor, o que acabou lhe rendendo um emprego como assistente de produção de set. Após aproximadamente quinze minutos no set, Sam foi mordido pelo "inseto" e decidiu que não iria parar diante de nada para ficar na frente das câmeras. Ele não olhou para trás desde então.
Em 2014, Sam e seu irmão Lee Boxleitner produziram o curta-metragem "Downstairs", que lhes rendeu muitos elogios no circuito de festivais de filmes de terror, incluindo exibições no maior e mais antigo festival de cinema dos Estados Unidos, o Screamfest Horror Film Festival, nos Estados Unidos Dark Scream Film Festival de Kingdom e Monsterpalooza de Eliot Brodsky.
