Sam Mendes nació en Reading (Berkshire) el 1 de agosto de 1965. Es el único hijo de Valerie Mendes (de soltera, Barnet), autora de libros infantiles, y de Jameson Peter Mendes, profesor universitario. Su padre, oriundo de Trinidad y Tobago, es de origen portugués e italiano, y su madre es inglesa. Su abuelo paterno fue el escritor trinitense Alfred Hubert Mendes. Sus padres se divorciaron cuando él era niño.
Se casó con Kate Winslet en 2003.[1] Su hijo, Joe Alfie Winslet-Mendes, nació el 22 de diciembre de 2003. También tiene una hijastra, Mia Honey Threapleton, hija del primer matrimonio de Winslet con el asistente de dirección inglés Jim Threapleton. El 15 de marzo de 2010, el matrimonio se separó.