Enfant, Sami Bouajila découvre le cinéma en compagnie de son père, d'origine tunisienne, et de son frère. Attiré très tôt par le métier d'acteur, il intègre le Conservatoire Régional de Grenoble et le Centre dramatique de Saint-Etienne, avant de jouer sur les planches du Shakespeare, du Marivaux ou du Koltès. En 1991, Philippe Galland le fait débuter au cinéma en lui confiant le rôle principal de La Thune, celui d'un ado de banlieue débrouillard et ambitieux. On le retrouve ensuite à l'affiche des Histoires d'amour finissent mal... en général, premier opus d'Anne Fontaine en 1993, et des Silences du palais de Moufida Tlatli, mais c'est dans Bye-bye de Karim Dridi en 1995 que le talent du comédien, entre douceur et intensité, éclate véritablement. S'il tente une incursion hollywoodienne avec Couvre-feu (1998), dans lequel il campe un terroriste palestinien traqué par Denzel Washington, l'acteur choisit le plus souvent de tourner avec de jeunes auteurs (Nos vies heureuses).
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