Avant de faire l'acteur, Warren Beatty, petit frère de Shirley MacLaine, fut sportif émérite puis pianiste de bar. C'est à Elia Kazan qu'il doit ses premiers pas au cinéma : après l'avoir remarqué dans une pièce de William Inge, le réalisateur lui offrit le rôle de Bud, l'adolescent torturé de La Fievre dans le sang (1961). Ce premier rôle aux côtés de Natalie Wood est celui de la révélation. Considéré, avec Marlon Brando, comme l'un des symboles de la génération post-James Dean, il tournera avec des metteurs en scène, ou des dramaturges proches de l'Actors Studio : Kazan, Inge, Tennessee Williams, Arthur Penn, Mike Nichols. Sans être un tenant de " la Méthode ", son jeu, théâtral, perfectionniste et intériorisé, s'en ressentira.

Son physique avantageux fit rapidement de lui la coqueluche des studios... Et des femmes. Il prit même la fâcheuse habitude de flirter avec ses partenaires (Natalie Wood, Joan Collins, Madonna, Diane Keaton et Annette Bening qu'il finit par épouser en 1992). Professionnellement, entre 1962 et 1967, il tourne beaucoup : Le Visage du plaisir(Jose Quintero, 1962), L'Ange de la violence (John Frankenheimer, 1962), Lilith (Robert Rossen, 1964), Mickey One (Arthur Penn, 1966), Le gentleman de Londres (Jack Smight, 1966). Puis en 1967, vient la consécration : son rôle de gangster aux côtés de Faye Dunaway dans Bonnie and Clyde lui vaut une nomination à l'oscar du meilleur acteur.

Quatre ans plus tard, il compose un John McCabe inoubliable dans le film éponyme de Robert Altman puis enquête sur la mort d'un candidat à la présidence dans A cause d'un assassinat de Alan J. Pakula (préfiguration de Bulworth ?). Mais Warren Beatty, par ailleurs producteur et co-scénariste, souhaite depuis longtemps passer à la mise en scène. C'est pourquoi, après La Bonne fortune (Mike Nichols, 1975), il empoigne la caméra et réalise Le Ciel peut attendre (1978) un remake de le Le Defunt récalcitrant de Alexander Hall. Mais, ne pouvant résister à l'appel des projecteurs, il se réserve également le rôle principal (un leitmotiv dans tous ses films). Le succès est au rendez-vous. En 1981, il enchaîne avec une deuxième réalisation : Reds. Et cette fois, c'est l'Oscar du meilleur réalisateur qui vient récompenser son travail ambitieux.

A partir de ce moment, Warren Beatty va moins tourner. Après Ishtar (1987), il met en scène Dick Tracy (1990), adaptation haute en couleur de la célèbre BD, avec Al Pacino et Madonna. Mais, lancé en grande pompe, le film ne trouvera pas son public. Il fera ensuite l'acteur pour Barry Levinson (Bugsy, 1991) et Glenn Gordon Caron (Rendez-vous avec le destin, 1994). Sa dernière apparition à ce jour date de Bulworth (1998), film iconoclaste produit, écrit, réalisé et interprété par Warren Beatty lui-même. Tirant à vue sur les politiciens et leur hypocrisie, Bulworth (avec la toute jeune Halle Berry) témoigne de l'intérêt croissant de Beatty pour le jeu politique et fait croire à une reconversion : il annonce même qu'il pourrait se présenter aux élections présidentielles de 2000.

Après un hiatus de près de quinze ans, il reprend à la surprise générale le chemin des plateaux avec une nouvelle réalisation : L'Exception à la règle (2016). Il met en images l'histoire d'une jeune actrice prometteuse et son jeune chauffeur ambitieux (Lily Collins et Alden Ehrenreich) qui se confrontent aux excentricités de l’imprévisible milliardaire Howard Hawks (incarné par Beatty).