Trond Espen Seim er født 1971 i Oslo. Seim gjekk ut frå Teaterhøgskolen i 1996 og blei først tilknytta Rogaland Teater og Den Nationale Scene.
Ved DNS spelte han mellom anna hovudrolla som Alex i A Clockwork Orange (Kubrick) og som Julian i Ibsens Kejser og Galilæer. I 2001 blei han tilsett ved Nationaltheatret og der han mellom anna har spelt i stykka Tro, håp og kjærlighet (2001), Woyzeck (2001), Dødsvariasjoner (2001), Medea (2002) og Dyrene i Hakkebakkeskogen (2003). I 2004 tok han sammen med Jon Øigarden og Mads Ousdal over det kunstneriske ansvaret for Torshovteatret. Der hadde han i 2005 en sentral rolle i det kontriversielle skuespillet Orgie av Pier Paolo Pasolini.
Seim har hatt ei rekkje hovedroller på film, m.a. i fjernsynsserien Svarte penger – hvite løgner (2004), spelefilmen Hawaii, Oslo (2004) og De usynlige (2008). Mest kjend er han nok for rolla som privatetterforskar Varg Veum i filmatiseringane av Gunnar Staalesens kriminalbøker. Den første filmen, Varg Veum - Bitre blomster, hadde premiere i 2007, totalt 12 filmer er laga. På den siste produksjonen, Kalde hjerter, hadde Seim regien i tillegg til å spele hovudrolla. For Falne engler mottok Trond Espen Seim Amandaprisen 2008 som beste mannlige skuespiller.