Nacido en Argentina, Santaolalla comenzó a recibir lecciones de guitarra a los cinco años, y (como otros muchos hicimos) continuó con sus lecciones sin aprender nunca a escribir ni leer partituras. La guitarra ha continuado siendo su amiga inseparable que le ha llevado a ser muy respetado por su elegancia y originalidad en el uso de este maravilloso instrumento.
De adolescente Santaolalla fundó la banda de rock Arco Iris. 

A finales de los 70, la dictadura en Argentina empujó al compositor a Los Ángeles, donde comenzó su carrera musical. En las décadas de los 80 y 90 estuvo muy vinculado a la producción musical trabajando con artistas latinos como Juanes, Julieta Venegas y otros.

1999 fue un año clave en su carrera. Escribió un tema; ‘Iguazú’, para la banda sonora; ‘El dilema’ (1999). Película que aborda el tema de las tabacaleras y la lucha de un hombre por denunciarlas. En la película trabajan Russell Crowe, Al Pacino y otros actores importantes.

Esto le abrió el mundo de las bandas sonoras comenzando a componer bandas sonoras para películas. Su primer trabajo importante para el cine fue ‘Amores Perros’ (2000). Esta carrera en el séptimo arte seguiría creciendo con sus composiciones para películas como ’21 Gramos’ (2003), ‘Diarios de motocicleta’ (2004) y la que le catapultó a la fama; ‘Brokeback Mountain. En terreno vedado’ (2005). Su partitura le valió el Óscar de la Academia de Hollywood a la mejor banda sonora original. Y de nuevo obtendría un importante reconocimiento con el Óscar de la Academia por su banda sonora para la película; ‘Babel’ (2006). A lo largo de su carrera ha seguido conjugando su participación en el mundo de la música de cine con sus producciones musicales