Fils d'un des pionniers de l'animation Max Fleischer, créateur de Popeye, Betty Boop, Richard Fleischer poursuit un cursus de psychologie, avant de rentrer dans le département d'art dramatique de Yale, ou il monte une troupe de théâtre appelée "Arena players". En 1942, il rentre dans les studios de la RKO-Pathé à New-York, où il devient monteur des informations diffusées chaque semaine par la compagnie, avant de produire et de diriger ses propres sujets. C'est à cette époque qu'il se fait connaître , notamment avec les "Flicker Flashbacks", une série de sketches comiques et muets, qui lui permettent d'accéder au studio de la RKO à Hollywood.

Il connaît à cette période un grand succès avec des films à suspens, comme Bodyguard qu'il coécrit en 1948 avec Robert Altman, L'Assassin sans visage en 1949, ou L'Enigme du Chicago-Express en 1952, un thriller autour d'un train considéré comme un classique de la série B. Il part pour la MGM, et de là pour les studios Walt Disney, qui lui proposent de tourner en 1954, son premier gros budget 20.000 lieues sous les mers, ce qui lui vaut de passer pour un spécialiste de l'action et de l'aventure. C'est d'ailleurs dans ce genre qu'il s'illustre de nouveau avec une série de films, en 1958 avec Les Vikings, en 1962 avec le péplum Barabbas, ou encore le film de guerre avec Tora! Tora! Tora! en 1972.

Outre l'action, Fleischer tourne des films noir ainsi que des thrillers, comme Les Inconnus dans la ville en 1955,ou L'Etrangleur de Boston en 1968.Le cinéaste s'essaye également à la science-fiction avec tout d'abord Le Voyage fantastique en 1966, puis Soleil vert en 1973. Véritable faiseur, Fleischer crée un style qui lui apporte la renommée, et parfois des échecs. Parmi ces derniers, on peut citer L'Extravagant docteur Dolittle en 1967, ou Che! en 1969.

Dans les années 80, Fleischer tourne quelques films dont on peut retenir, Amityville 3-D (1983), ainsi que le deuxième opus de Conan intitulé Conan le destructeur sur lequel il retrouve le producteur Dino De Laurentiis avec lequel il avait travaillé pour Barabbas. Il publie en 1994 son autobiographie, "Just tell me when to cry". Du polar nerveux, au fantastique, en passant par le western, la comédie musicale et le film de guerre, Fleischer a dominé les genres, imposant un style de mise en scène toujours au service de l'action. Il a dirigé un bon nombre de stars comme Kirk Douglas, Robert Mitchum, Charles Bronson ou encore Charlton Heston.