Niels Arestrup est né le 8 Février 1949 à Montreuil en Seine-Saint-Denis.

Issu d'une famille modeste d'origine danoise, Niels Arestrup grandit en banlieue parisienne et s'inscrit après le lycée au cours de Tania Balachova. Il débute sa carrière au théâtre avant d'apparaître pour la première fois au cinéma dans Miss O'Gynie et les hommes fleurs de Samy Pavel en 1973 puis dans Stavisky d'Alain Resnais (1974).

Sans jamais abandonner le théâtre, Niels Arestrup construit une carrière atypique faite de seconds rôles et de personnages ambigüs (La Dérobade de Daniel Duval, La Femme flic d'Yves Boisset), tourne dans des longs métrages suisses, et n'hésite pas à endosser des rôles de salauds (La Rumba, 1986 ; Les Loups entre eux, 1985).

Au milieu des années 80, des réalisateurs lui confient enfin des rôles principaux : il est ainsi l'amant d'un couple à trois dans Le Futur est femme de Marco Ferreri (1984), un chef d'orchestre hongrois aux prises avec l'Opéra de Paris dans La Tentation de Venus (1991), un violoncelliste célèbre et malheureux dans Le Pique-nique de Lulu Kreutz en 2000, ou encore un mari vieilissant qui se sépare de sa femme dans Parlez-moi d'amour de Sophie Marceau en 2002.

Alors qu'il s'illustre une nouvelle fois en 2005 dans le rôle du père de Romain Duris dans De battre, mon coeur s'est arrêté, Niels Arestrup décide de passer pour la première fois à la réalisation en 2006 avec Le Candidat, un film sur l'univers de la politique porté par Yvan Attal.

En 2008, Niels Arestrup retourne à ses premiers amours avec une pièce de Rémi de Vos intitulée Beyrouth Hotel. Un véritable chassé-croisé va se jouer entre une réceptionniste (Isabelle le Nouvel) et un auteur de théâtre déprimé...