Sentsov sinh ngày 13 tháng 7 năm 1976 tại Simferopol, tỉnh Krym, Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Ukraina.[6][7][8][9] Năm 1993-1998, ông là một sinh viên kinh tế ở Kiev và sau đó tham gia các khóa học về đạo diễn phim và viết kịch bản tại Moskva.[6] Hai phim ngắn đầu tiên của ông là A Perfect Day for Bananafish (2008) và The Horn of a Bull (2009).[6] Gamer, cuốn phim đầu tay của anh, ra mắt tại Liên hoan phim quốc tế Rotterdam năm 2012.[1][6] Thành công của nó trong lễ hội này và các lễ hội khác đã giúp ông đảm bảo tài trợ cho cuốn phim tiếp theo Rhino, sản xuất đã bị trì hoãn do công việc của ông với phong trào phản đối Euromaidan.[10] Nó được lên kế hoạch bắt đầu quay vào mùa hè năm 2014.[11]

Sau khi các cuộc biểu tình Euromaidan bộc phát từ tháng 11/2013, Sentsov trở thành nhà hoạt động của phong trào chính trị xã hội "AutoMaidan" và trong cuộc khủng hoảng Krym 2014, ông đã giúp cung cấp thực phẩm và vật liệu cho quân nhân Ukraina bị mắc kẹt trong căn cứ Krym của họ.[1] Sentsov cho biết, ông không công nhận sự sáp nhập Krym vào Nga.[12][nb 1]