Născut în Berkshire dintr-un tată catolic din Trinidad și o mamă evreică engleză, Mendes a crescut în nordul Londrei. A studiat engleză la Peterhouse, la Universitatea Cambridge. A început să regizeze piese acolo înainte de a se alătura Donmar Warehouse, un centru al culturii teatrale londoneze din anii '90. În teatru, este cunoscut pentru reinterpretările sale întunecate ale musicalurilor Cabaret (1993), Oliver! (1994), Company (1995) și Gypsy (2003).
Pentru prima dată, a regizat un musical original de West End cu Charlie and the Chocolate Factory (2013). Pentru munca sa pe scena londoneză, Mendes a primit trei premii Laurence Olivier pentru Company, Twelfth Night și The Ferryman. Pe Broadway, a câștigat două premii Tony pentru cea mai bună regie a unei piese pentru The Ferryman în 2019 și The Lehman Trilogy în 2022.
În film, și-a făcut debutul regizoral cu drama American Beauty (1999), care i-a adus Premiul Academiei și Premiul Globul de Aur pentru cea mai bună regie. De atunci, a regizat filmele Road to Perdition (2002), Jarhead (2005), Revolutionary Road (2008) și filmele James Bond Skyfall (2012) și Spectre (2015). Pentru filmul de război 1917 (2019), a primit Premiul BAFTA și Premiul Globul de Aur pentru cea mai bună regie, precum și a doua sa nominalizare la Premiul Academiei pentru cea mai bună regie, cea mai bună imagine și cel mai bun scenariu original.