Armesto interpretó el papel de Carlos V, emperador del Sacro Imperio Romano en la serie The Tudors.
Protagonizó en 2008 en la ITV la serie dramática The Palace, como el despreocupado hermano menor del rey, el Príncipe George.
En la película de 2011 Pirates of the Caribbean: On Stranger Tides Armesto interpretó al rey español Fernando VI.
Así mismo, interpretó al poeta y dramaturgo Ben Jonson en la película Anonymous de Roland Emmerich.
Sebastián Armesto actuó en destacadas producciones teatrales en Gran Bretaña, incluyendo tres espectáculos en el National Theatre y uno en el Royal Court.