Formé au cours Florent et au Conservatoire national supérieur d’art dramatique, Pierre Niney intègre la Comédie-Française en 2010. Il en devient rapidement l’un des jeunes comédiens les plus en vue, jouant Marivaux, Racine ou Labiche. En 2014, il quitte l’institution pour se consacrer exclusivement au cinéma.
Pierre Niney y avait débuté en 2008, et tenu des petits rôles dans LOL (2009) de Liza Azuelos, L’armée du crime (2009) et Les neiges du Kilimandjaro (2011) de Robert Guédiguian, Les émotifs anonymes (2010) de Jean-Pierre Améris et L’autre monde (2010) de Gilles Marchand. Il est nommé au César du meilleur espoir masculin pour J’aime regarder les filles (2011) de Frédéric Louf et Comme des frères (2012) d’Hugo Gélin.
La comédie romantique 20 ans d’écart (2013) de David Moreau, dont il partage l’affiche avec Virginie Éfira, lui ouvre les portes du vedettariat et lui permet de gagner un prix d’interprétation au Festival de Cabourg. Mais c’est le rôle-titre d’Yves Saint-Laurent (2014) dans le biopic réalisé par Jalil Laspert, qui le consacre. Il remporte alors le César du meilleur acteur mais aussi un Prix Lumières, un Globe de Cristal et le Prix Patrick Dewaere.
Désormais valeur sûre du cinéma français, Pierre Niney obtient un autre beau rôle avec Frantz (2016) de François Ozon, pour lequel il est encore nommé au César du meilleur acteur. On le voit ensuite dans la peau du commandant Cousteau dans L’odyssée (2016) de Jérôme Salle, et de Romain Gary dans La promesse de l’aube (2017) d’Éric Barbier. Il renoue avec la comédie romantique dans Deux mois (2019) de Cédric Klapisch.
En 2021, Pierre Niney est l’affiche de Boîte noire de Yann Gozlan, qui l’avait dirigé dans Un homme idéal (2015), puis du thriller domestique Amants (Garcia, 2021), nettement moins réussi.
