Хироюки Санада родился в Синагава, Токио под именем Хироюки Симосава. В кино дебютировал в возрасте пяти лет (тогда он еще носил фамилию Симодзава), в фильме "Интриги семьи Ягю", в котором главную роль исполнял Сони Чиба, в дальнейшем оказавший существенную поддержку молодому актеру.
В 11 лет Хироюки Санада серьезно увлекся карате, тогда же умер его отец, в 12 лет Хироюки стал заниматься в актерской студии у Сони Чиба, а в 13 присоединился к JAC (Japan Action Club), находящемуся под эгидой все того же Сонни Чиба, а также небезызвестного Сё Косуги; в этом клубе Санада освоил боевые искусства и верховую езду, а также джаз и традиционный японский танец. Получив, таким образом, возможность разносторонне развивать все свои таланты, Санада-сан впоследствии стал одним из самых одаренных и востребованных актеров в Японии, он утвердился как актер характера, который может играть много различных ролей. Изначально планируя стать звездой боевиков, он прошёл полную подготовку по боевым искусствам.
Окончил отделение кино университета Нихон.
В серьезном в кино он начал сниматься с 1974 года, а в 1978 году приобрел известность после ведущей роли в историко-приключенческой картине "Заговор Ягуи". В настоящее время является типичным представителем японской исполнительской школы, актером, приковывающим к себе самое пристальное внимание зрителей и критиков.
Хироюки Санада каскадер (практически все трюки он с юности выполняет сам), кроме того он еще и песни поет! И это не просто "поющий актер", как другие прочие, - его пластинки в свое время расходились большими тиражами в Японии, он даже гастролировал со своими концертами по всему миру. Он также ведет долгую и постоянную дружбу с Джеки Чаном. Во время съемок Последнего самурая был консультантом по схваткам на мечах и лично обучал этому мастерству Круза, с которым успел за это время подружиться. С актером, который играл в фильме Кацумото, Санада вообще знаком довольно давно, а в 1987 они вместе играли в телевизионной постановке о средневековой Японии.
За свою карьеру Санада показывает себя разносторонним актёром, способным одинаково качественно сыграть в фильме любого жанра. Самыми известными работами актёра являются: первая часть самурайской трилогии Ёдзи Ямады «Сумрачный самурай», мистический триллер Хидэо Накаты «Звонок» и голливудский дебют Санады — фильм Эдварда Цвика «Последний самурай», в главных ролях которого снялись Том Круз и Кэн Ватанабэ. Также Санада снялся в фильмах «Клятва» Чена Кайгэ и «Белая графиня» Джеймса Айвори.
Кроме кино, Санада участвовал во многих театральных постановках, а также выпустил несколько музыкальных альбомов. В 2000 году он стал первым японским актёром, которого пригласили в Royal Shakespeare Company, где он сыграл роль Шута в пьесе «Король Лир». За эту роль актёр получил Орден Британской империи (MBE).