Le père de Sylvain Itkine, Daniel Itkine, est juif originaire de Lituanie et exerce la profession d'ouvrier joaillier. À 14 ans, Sylvain Itkine quitte l'école et suit des cours du soir pour être comédien. Il milite dans des mouvements d'extrême-gauche.
Membre d'une compagnie amateur, il dirige L'Avare, où il joue le rôle d'Harpagon et entre ensuite au cours Simon. Au cinéma, il joue des seconds rôles dans plusieurs films de
Jean Renoir dont Le Crime de Monsieur Lange (1935) et
La Grande Illusion (1937). Il est également un ami de Paul Éluard et d'André Breton fréquentant le groupe des surréalistes et faisant partie du Groupe Mars, proche du Groupe Octobre de théâtre-ouvrier proche du
parti communiste français.
Durant l'occupation il part pour
Marseille. Là il crée avec amis et famille une société coopérative alimentaire, nommée « CroqueFruit ». Sylvain Itkine devient actif dans le réseau de renseignement des Mouvements unis de la Résistance où il est en charge de l'identification et de l'exécution d'agents allemands (réseau Kasanga). Il est arrêté à Lyon fin juillet 1944 et interrogé sous la torture par la Gestapo il meurt dans ses locaux le 1er août 1944 ou le 2 août 1944.