Sean Murray est né le 15 novembre 1977 à Bethesda dans le Maryland (États-Unis).
Il est marié depuis le 26 Novembre 2005 à Carrie James.
Ils ont une petite fille qui se prénomme Caitlyn Melissa Murray qui est née le 3 Mai 2007.
Il vit actuellement à Sherman Oaks en Californie.
Il est le beau-fils de Donald P. Bellisario et le demi-frère de Michael Bellisario (qui a joué Chip dans la saison 3 de NCIS) et de Troian Avery Bellisario (qui joue sa sœur dans la série). Son frère Chad W. Murray fait une apparition dans l’épisode 1×04 de NCIS, « The immortals », il était la victime.
Sean est diplomé de la Bonita Vista Junior High (appelée maintenant Bonita Vista Middle) à Chula Vista en Californie. Il démarre sa carrière d'acteur avec quelques apparitions dans des séries TV comme “Jag” (où il interprétait le rôle du fils du docteur Walden, Danny), “Urgences”, “Touched by Angel”, “Still Stalking”, puis finira par trouver sa place dans NCIS à partir de l'épisode “L'imposteur” dans la saison 1.
Côté films, on a pu le voir dans “Hocus Pocus”, “This Boy's life”, “Too Romantic”, “Spring Break Lawyer”. Il aime jouer de la guitare, faire du snowboard et du ski, monter à cheval et assembler des ordinateurs. Il est aussi fan de David Lynch et possède une collection sur le cinéaste.
En 1994, il est nominé deux fois aux Young Artist Awards.
Meilleur Jeune Espoir dans la catégorie Comédie pour « Hocus Pocus ».
Meilleur Jeune Espoir dans la catégorie Séries Télévisées pour « Harts of the West ».