Sebastian Müller-Stahl ist in Berlin geboren und aufgewachsen. Schon im Kindesalter fing er mit der Schauspielerei am Pioniertheater „Ernst Thälmann“ in der Wuhlheide an. Bis 1988 wurde er immer wieder auf der großen Bühne des Berliner Maxim-Gorki-Theaters eingesetzt.

Er besuchte die Bertolt-Brecht-Oberschule und beendete 1995 auf dem John-Lennon-Gymnasium sein Abitur.

Von 1996 bis 2000 studierte er an der an der Hochschule für Musik und Theater Rostock.

Sein erstes Festengagement hatte der Schauspieler bis 2002 im Ensemble des Augsburger Theaters. Dann war er zwei Jahre lang Gast in Berlin und am Staatstheater Karlsruhe, gehörte bis 2009 zum Ensemble des Theaters Quedlinburg/Halberstadt und wechselte anschließend für sieben Jahre an das Anhaltische Theater Dessau. An diesen Bühnen arbeitete er u.a. mit den Regisseuren Barbara Bilabel, Martin Nimz, Harald Demmer, Martin Schulze, Christian Weise, Niklas Ritter, Matthias Huhn, Andrea Moses, Lukas Langhoff, Martina Eitner-Acheampong, Boris von Poser, Axel Sichrovsky und André Bücker.

Er spielte Rollen wie Marinelli in Emilia Galotti, Goethes Faust, Carlos in Clavigo, Stanley in Endstation Sehnsucht, den Tempelherr in Nathan der Weise, Santing in Familie Schroffenstein, Harald in Carmen Kittel, Jason in Mamma Medea, Orest in Iphigenie auf Tauris, Valmont in Quartett, Weislingen in Götz von Berlichingen, Kleists Amphitryon und Pierre in Theo van Goghs Interview.

Ab Sommer 2017 engagiert ihn André Bücker zurück ans Staatstheater Augsburg. Immer wieder steht er auch für Film und Fernsehen vor der Kamera.