Formé à l’école du TNS, Sébastien Pouderoux travaille avec Christophe Rauck, Alain Françon, Stéphane Braunschweig, Daniel Jeanneteau et Marie-Christine Soma. Avec Christophe Honoré, il joue dans Angelo, tyran de Padoue d’après Hugo et Nouveau roman, créés au Festival d’Avignon, et tourne dans Homme au bain. Il le retrouve en 2020 pour Guermantes à la Comédie-Française, qu’il a intégrée en 2012 et dont il est le 535^e sociétaire depuis 2019.

Son parcours dans la Troupe alterne les répertoires classique (de Racine à Shakespeare) et modernes et contemporains (avec notamment Jean Genêt et Leila Slimani) mais aussi de grandes pièces de troupe et des créations originales, de la tragédie aux comédies. Il joue ainsi dans plusieurs mises en scène de Clément Hervieu-Léger (La Cerisaie de Tchekhov, Le Misanthrope de Molière, L’Éveil du printemps de Wedekind), de Lilo Baur (La Puce à l'oreille de Feydeau, La Maison de Bernarda Alba de García Lorca, Après la pluie de Sergi Belbel), Thomas Ostermeier, qui le dirige dans La Mouette à l’Odéon – Théâtre de l’Europe, le distribue dans La Nuit des rois ou Tout ce que vous voulez. Ivo Van Hove le dirige pour sa part dans Les Damnés et dans Électre/Oreste, Denis Podalydès dans Cyrano de Bergerac et Lucrèce Borgia.

Il incarne Lagrange dans la pièce de Julie Deliquet Jean-Baptiste, Molière, Armande et les autres et un ancien sociétaire de la Troupe dans Et si c’étaient eux? de Christophe Montenez et Jules Sagot.

Sébastien Pouderoux crée lui-même plusieurs spectacles : avec Constance Meyer Contre, d’après la vie et l’œuvre de Jon Cassavetes et Gena Rowlands, avec Stéphane Varupenne Les Précieuses ridicules de Molière et le spectacle musical Les Serge (Gainsbourg point barre), régulièrement repris à la Comédie-Française et en tournée depuis sa création, ainsi que Le Boeuf sur la table en Théâtre à la table. Il signe aussi avec Marie Rémond Comme une pierre qui… où il incarne Bob Dylan. Par ailleurs, il crée avec elle et Clément Bresson Vers Wanda et André, d’après la vie d’André Agassi.

Au cinéma et à la télévision, il tourne pour Sébastien Marnier, Yann Gozlan, Guillaume Nicloux, Éric Toledano et Olivier Nakache, Christophe Honoré, Rebecca Zlotowski, Bertrand Tavernier, Jérôme Bonnell, François Ozon, Guillaume Gallienne…