Samuel Willenberg urodził się 16 lutego 1923 roku w Częstochowie, w rodzinie słynnego żydowskiego malarza. Wybuch wojny zastał go w Radości pod Warszawą. 6 września 1939 roku wyruszył na wschód, w kierunku Lublina. W czasie marszu na ochotnika przyłączył się do wojska. Brał udział między innymi w potyczce z Armią Czerwoną w okolicach Chełma 25 września, w czasie której został ciężko ranny.

W 1942 roku w transporcie liczącym 6 i pół tysiąca osób, trafił do obozu koncentracyjnego w Treblince. Brał udział w buncie 2 sierpnia 1943 roku, po którym uciekł wraz z dwustoma więźniami. Dzięki pomocy Polaków dotarł do Warszawy i tam włączył się w działalność konspiracyjną. Wziął udział w powstaniu warszawskim w batalionie AK "Ruczaj", a następnie służył w Armii Ludowej. W 1950 roku wyemigrował do Izraela, gdzie napisał wspomnienia z Treblinki. W 1994 roku ponownie przyjął polskie obywatelstwo.

Po przejściu na emeryturę odkrył w sobie pasję tworzenia. Jest autorem serii 15. rzeźb, przedstawiających ludzi i sceny z Treblinki, a także kilku map i rysunków obozu.
Samuel Willenberg otrzymał wiele odznaczeń, między innymi: Krzyż Srebrny Orderu Wojennego Virtuti Militari, Srebrny Krzyż Zasługi z Mieczami, Krzyż Walecznych (dwukrotnie), Warszawski Krzyż Powstańczy oraz Złoty Medal Wojska Polskiego.

W 2008 roku za wybitne osiągnięcia w odkrywaniu, gromadzeniu i upowszechnianiu prawdy o Holokauście został odznaczony przez prezydenta Lecha Kaczyńskiego Krzyżem Komandorskim Orderu Zasługi Rzeczypospolitej Polskiej. W 2013 roku prezydent Bronisław Komorowski nadał mu Krzyż Komandorski z Gwiazdą Orderu Odrodzenia Polski.