Nacido en Winchester, Indiana, comenzó a trabajar a los 19 años en la RKO, primero en el departamento de sonorización y más tarde en el de edición. Trabajando como montador conoció a Orson Welles, quien le pidió que le montase su película Ciudadano Kane (1941). Por esta película, la única que montó, fue candidato al Oscar al mejor montaje.
Debutó en la dirección en 1944 con La venganza de la mujer pantera. Su cine, musical, negro y fantástico, destacó por su dominio técnico, sobriedad y excelente narrativa.
Entre sus películas destacan El ladrón de cadáveres (1945), Nadie puede vencerme (1949), Ultimátum a la Tierra (The Day The Earth Stood Still,1951), marcado por el odio (1956) ¡Quiero vivir! (1958), West Side Story (junto a Jerome Robbins, 1961), Sonrisas y lágrimas (The Sound of Music,1965), El Yang-Tse en llamas (The Sand Pebbles, 1966), La amenaza de Andrómeda (1971), Star Trek, la película (1979), y Rooftops (1989).
Retirado de la dirección desde 1989, fue galardonado con los premios honoríficos de la American Society of Cinematographers (1997) y del American Film Institute (1998).
Su película Sonrisas y lágrimas, conocida en Hispanoamérica como La novicia rebelde, consiguió cinco Premios Óscar en 1965, entre los que destacan los de mejor película y mejor director. Pero su película más conocida quizás sea West Side Story, con la que consiguió ocho Premios Óscar, entre ellos los de mejor película y mejor director en 1961.
Falleció el 14 de septiembre de 2005 en Los Ángeles, un día antes del inicio del Festival de San Sebastián, que ese año le iba a dedicar una retrospectiva. Su esposa Millicent Wise recibió la trágica noticia en San Sebastián, partiendo de inmediato a Los Ángeles.
Actriz Famosa que rodó en su película y trabajo en una de las películas de Albert Hitchcock llamada: Patricia Neal.
