Sergei Loznitsa nació el 5 de septiembre de 1964. Creció en Kiev (Ucrania) y en 1987 se graduó en la Politécnica de Kiev, con una licenciatura en Matemáticas Aplicadas. Entre 1987 y 1991 Sergei trabajó como científico en el Instituto de Cibernética de Kiev, especializado en investigación de inteligencia artificial. En el 1997, se gradúa en el Instituto Estatal de Cinematografía de Rusia (VGIK) en Moscú, dónde estudió realización de largometrajes. Sergei Loznitsa hace películas desde 1996 y hasta entonces ha dirigido 23 documentales premiados y 4 películas de ficción. El primer largometraje de Loznitsa, My Joy (2010) se estrenó en la competición principal del Festival de Cannes, seguido del largometraje In the Fog (2012), que fue galardonado con el premio FIPRESCI en la edición 65 del Festival de Cannes. En 2017, Sergei Loznitsa presentó su tercer largometraje, A Gentle Creature, también en Cannes. En 2018 recibió el premio a la mejor dirección en la sección Un Certain Regard del Festival de Cannes, por su cuarto largometraje Donbass.
En 2013 funda la productora ATOMS & VOID.
El documental Maidan (2014), sobre crónicas de la revolución ucraniana, tuvo su estreno mundial en una sesión especial del Festival de Cannes. Sus largometrajes posteriores, The Event (2015), Austerlitz (2016), The Trial (2018) y State Funeral (2019) se presentaron en proyecciones especiales del Festival de Cine de Venecia.
Sergei Loznitsa continúa trabajando tanto en géneros documentales como en ficción.
