Fils du comédien Baruch Lumet, Sidney évolue très jeune au coeur d'un environnement artistique. Dès l'âge de 4 ans, il accompagne son père au Yiddish Theatre de New York, puis étudie à la New York Professional Children's School. Pendant une quinzaine d'années, il se produit sur scène et est également acteur à la radio et accessoirement, à l'écran. En 1947, il fonde un de ses premiers ateliers off-Broadway, où il monte des spectacles d'avant-garde. Malgré un début de carrière sur les planches, c'est grâce à la télévision que Sidney Lumet se fait surtout connaître.

En 1951, il débute comme réalisateur sur les séries Danger et You Are There. Après avoir réalisé plus de 200 émissions en direct pour la CBS dans les années 50, âge d'or de la télévision, il se lance dans le cinéma avec Douze hommes en colere, qui comporte des thèmes chers à son coeur : rapports de l'homme à l'institution, analyse des systèmes de pression, lutte pour la tolérance, la justice. Ce film, comme d'autres (Le Gang Anderson, Serpico, ou encore Network, Main Basse sur la télévision, féroce satire d'un petit monde régi par les indices d'écoute et la publicité) portent l'empreinte de la télévision.

On retrouve aussi son intérêt pour le théâtre dans ses choix d'adaptations cinémathographiques. De Tchekhov (La Mouette), à Tennessee Williams (L' Homme à la peau de serpent), en passant par Arthur Miller (Vu du pont) et Eugene O'Neill (Long Day's Journey Into Night) Lumet fait des choix ambitieux.

Les sujets de société sont également au coeur de l'oeuvre de ce cinéaste engagé et lui inspirent une remarquable séries de films policiers : Le Gang Anderson, Un apres-midi de chien, Serpico , Le Prince de New York, Le Verdict, Le Lendemain du crime, dans lesquels, il dresse un tableau minutieux et oppressant de la mégalopole américaine, et dissèque les rapports occultes entre la pègre et la police. Avec les années 90, la carrière cinématographique de ce réalisateur inspiré connaît un léger recul. Pour preuve, le décevant remake de Gloria avec Sharon Stone en 1998.

En 2001, il revient sur le petit écran avec la série Tribunal Central - quotidien des avocats, des juges mais aussi des accusés et des témoins de la Cour de Justice new-yorkaise - qu'il créé et dont il réalise de nombreux épisodes. Puis la comédie Jugez-moi coupable, présentée en compétition lors de la Berlinale 2006, marque son retour dans les salles obscures après quatre ans d'absence. La 32ème édition du Festival du Film Américain de Deauville rend hommage, la même année, à ce grand réalisateur et à l'ensemble de son oeuvre.