Sérgio Tréfaut nasceu no Brasil em 1965, filho de pai português e mãe francesa.
Formou-se em filosofia na Sorbonne (Paris I), mas começou a vida profissional em Lisboa, nos anos 90, como jornalista e assistente de realização.
Desde há 15 anos é produtor e realizador. Os seus documentários foram exibidos em mais de 30 países e receberam diversos prémios internacionais. Destacam-se Outro País (1999), Fleurette (2002), Lisboetas (2005) e A Cidade dos Mortos (2009). Lisboetas foi o primeiro documentário português a estar três meses consecutivos em cartaz.
A sua primeira longa metragem de ficção Viagem a Portugal (2011), com Maria de Medeiros e Isabel Ruth nos papeis principais, é simultaneamente um trabalho experimental e com objectivos políticos.
Até 2010 Sérgio Tréfaut dirigiu o Doclisboa - Festival Internacional de Cinema, foi presidente da Apordoc (Associação Portuguesa de Documentário) e também integrou a direcção da EDN – European Documentary Network.