Il naît et grandit à Berlin-Est en Allemagne, en RDA. Ses parents, Gunnar et Judith Riemelt, sont graphistes. Il a un jeune frère prénommé Lukas Riemelt, qui est aussi acteur[1].
Il n'a pas fait d'études pour devenir acteur[2]. Il fait ses débuts à l'âge de onze ans en intégrant la troupe de théâtre de son école et en se produisant sur la scène du théâtre pour enfants dirigé par un parent[3].
Il fait sa première apparition télévisée en 1997, où il joue un rôle secondaire dans le feuilleton en deux parties Eine Familie zum Küssen.
En 1998, il obtient le rôle principal dans la mini-série de Noël Zwei Allein produite par la chaîne de télévision allemande ZDF. Une bonne cinquantaine de productions pour la télévision et le cinéma s'ensuivent. En parallèle, Max Riemelt a pour objectif de passer son baccalauréat. En 2007, il interrompt ses études en cours et refuse de faire son service militaire pour se consacrer entièrement à sa carrière d'acteur. Il a un diplôme d'enseignement secondaire.
Max Riemelt est très marqué par sa collaboration avec le réalisateur Dennis Gansel. Après une première collaboration dans la comédie sur le passage à l'âge adulte Girls and Sex, Dennis Gansel offre à l'acteur le rôle principal dans son drame Napola – Elite für den Führer. Sa prestation lui permet de décrocher, en 2005, le prix de la meilleure interprétation masculine au Festival international du film de Karlovy Vary. Il est également élu Shooting Star allemande de la Berlinale 2005 par l'European Film Promotion(de). En 2008, le film La Vague de Dennis Gansel dans lequel Max Riemelt tient l'un des rôles principaux est sacré second meilleur film allemand de l'année. L'acteur interprète ensuite le rôle principal masculin dans deux autres films de Dennis Gansel : Nous sommes la nuit, film d'horreur de 2009, et Le Quatrième Pouvoir en 2012, dans lequel il joue aux côtés de Moritz Bleibtreu.
En 2006, l'acteur joue aux côtés de Jessica Schwarz dans le film dramatique Le Perroquet rouge, réalisé par Dominik Graf. Sa prestation est couronnée, la même année, par le Bayerischer Filmpreis (prix du film bavarois) dans la catégorie Meilleur espoir masculin. Dominik Graf et Max Riemelt poursuivent leur collaboration en 2008 avec le tournage du feuilleton policier Im Angesicht des Verbrechens(de).
En 2013, il est l'un des deux principaux acteurs du film Free Fall avec Hanno Koffler, souvent cité comme le « Brokeback Mountain allemand ». Ce film raconte une histoire d'amour compliquée entre deux militaires genre CRS. Une suite est prévue.
En 2015, Max Riemelt rejoint le casting international de la série américaine Sense8, écrite par les Wachowski et Joseph Michael Straczynski, en interprétant l'un des personnages principaux, Wolfgang Bogdanow.
2008 : Undine Award (de) : Meilleur jeune acteur dans un rôle principal pour le film La Vague
2010 : Deutscher Fernsehpreis 2010 (de) (Prix de la télévision allemande), catégorie Performance remarquable dans une fiction, attribué aux acteurs du film Im Angesicht des Verbrechens: Marie Bäumer, Vladimir Burlakov (de), Alina Levshin, Marko Mandić (de), Mišel Matičević (de), Katharina Nesytowa (de), Max Riemelt et Ronald Zehrfeld (de)
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