Formation
Après le lycée, il s'engage à 18 ans dans les Marines. Deux années plus tard, démobilisé, il s'inscrit à l'université de Louisville, ou il suit des études de littérature et d'anthropologie. Il y intègre la troupe de théâtre. En 1954 il tente de percer à Broadway mais n'obtient que de petits rôles dans des émissions de télévision, et part tenter sa chance à Hollywood. Il apparaît dans de nombreuses de séries entre 1957 et 1965, notamment : 77 Sunset Strip, the Rifleman, Wagon train, Rawhide, Gunsmoke ou encore The Twilight zone.
Carrière au cinéma
Warren Oates fait ses débuts au cinéma sous la direction du réalisateur Gordon Douglas, dans La Mission secrète du sous-marin X.16 (1959) puis dans Le Géant du Grand Nord (1959). Dès lors, l'acteur s'illustre dans des westerns, le plus souvent dans des rôles de truands : frère tuberculeux dans La Chute d'un caïd (Budd Boetticher, 1959), prospecteur crasseux dans Coups de feu dans la sierra (Sam Peckinpah, 1961), ou encore dangereux tueur dans les films de Burt Kennedy (Le Retour des sept, 1966) et de Monte Hellman (The Shooting, 1966). Ce dernier lui offre plus tard le premier rôle de Macadam à deux voies (1970) avant que Warren Oates n'interprète le rôle-titre de Dillinger (John Millius, 1973) qui décrit l'ascension et la chute d'un pilleur de banques. Du rôle de braqueur, il passe à celui de cambrioleur maladroit dans Têtes vides cherchent coffres pleins (William Friedkin, 1978). Au début des années 1980, Warren Oates tourne dans 1941 (Steven Spielberg, 1979) et dans Tonnerre de feu (John Badham, 1983).
Autres activités
Parallèlement au cinéma, Warren Oates poursuit sa carrière à la télévision, reprenant notamment les rôles de Rooster Cogburn, tenu au cinéma par John Wayne, dans True Grit (Richard T. Heffron, 1978) et celui de Charlie Allnutt (Humphrey Bogart) dans African Queen (1977).
Ouvrages
- The westerners : interviews with actors, directors, writers and producers / C. Courtney Joyner. - Jefferson, N.C. : McFarland & Company, Inc., Publishers, 2009
- Warren Oates : a wild life / Susan Compo. - Lexington, Ky : The University Press of Kentucky, 2009.
Périodiques
- Casablanca, n° 17, mai 1982
- Ciné-Revue, n° 6, 5 février 1976
- Classic Images, n° 146, août 1987
- Classic Images, n° 147, septembre 1987
- Film Comment, vol. 27 n° 1, janvier-février 1981
- Film Dope, N° 48, juillet 1992
- Films and Filming, n° 333, juin 1982
- Films and Filming, n° 360, septembre 1984
- Focus on Film, n° 14, printemps 1973
- Image et Son, n° 283, avril 1974
- Image et Son, n° 339, mai 1979
- Stars, n° 15, hiver 1992
Longs métrages
en tant que : Interprète des chansons originales
 1972 | Tom Sawyer | Don Taylor |
en tant que : Interprète des chansons préexistantes
| 1972 | Dillinger | John Milius |
en tant que : Interprète
| 1958 | Up Periscope La Mission secrète du sous-marin X 16 | Gordon Douglas |
| 1959 | Private Property Propriété privée | Leslie Stevens |
| 1959 | Rise and Fall of Legs Diamond (The) La Chute d'un caïd | Budd Boetticher |
| 1959 | Yellowstone Kelly Le Géant du Grand Nord | Gordon Douglas |
| 1961 | Ride the High Country = Guns in the Afternoon Coups de feu dans la Sierra | Sam Peckinpah |
| 1962 | Hero's Island | Leslie Stevens |
| 1963 | Mail oder Bride A l'ouest du Montana | Burt Kennedy |
| 1964 | Major Dundee | Sam Peckinpah |
| 1966 | In the Heat of the Night Dans la chaleur de la nuit | Norman Jewison |
| 1966 | Return of the Seven Le Retour des sept | Burt Kennedy |
| 1966 | Shooting (The) Shooting ou la mort tragique de Leland Drum | Monte Hellman |
| 1966 | Welcome to Hard Times | Burt Kennedy |
| 1968 | Crooks and Coronets | Jim O'Connolly |
| 1968 | Smith ! | Michael O'Herlihy |
| 1968 | Split (The) Le Crime, c'est notre business | Gordon Flemyng |
| 1968 | Wild Bunch (The) La Horde sauvage | Sam Peckinpah |
| 1969 | Barquero | Gordon Douglas |
| 1969 | There Was a Crooked Man Le Reptile | Joseph L. Mankiewicz |
| 1970 | Hired Hand (The) L'Homme sans frontière | Peter Fonda |
| 1970 | Two-lane Blacktop Macadam à deux voies | Monte Hellman |
| 1971 | Chandler | Paul Magwood |
| 1972 | Dillinger | John Milius |
| 1972 | Thief Who Came to Dinner (The) Le Voleur qui vient dîner | Bud Yorkin |
| 1972 | Tom Sawyer | Don Taylor |
| 1973 | Badlands La Ballade sauvage | Terrence Malick |
| 1973 | Bring Me the Head of Alfredo Garcia Apportez-moi la tête d'Alfredo Garcia | Sam Peckinpah |
| 1973 | Kid Blue | James Frawley |
| 1973 | White Dawn (The) | Philip Kaufman |
| 1974 | Cock Fighter | Monte Hellman |
| 1975 | 92 in the Shade | Thomas McGuane |
| 1975 | Race with the Devil Course contre l'enfer | Jack Starrett |
| 1976 | Dixie Dynamite | Lee Frost |
| 1976 | Drum L'Enfer des mandingos | Steve Carver |
| 1977 | Prime Time | Bradley R. Swirnoff |
| 1977 | Sleeping Dogs | Roger Donaldson |
| 1978 | 1941 | Steven Spielberg |
| 1978 | Brink's Job (The) Têtes vides cherchent coffre plein | William Friedkin |
| 1978 | China 9, Liberty 37 | Monte Hellman, Tony Brandt |
| 1981 | Blue Thunder Tonnerre de feu | John Badham |
| 1981 | Border (The) Police frontière | Tony Richardson |
| 1981 | Stripes Les Bleus | Ivan Reitman |
| 1983 | Tough Enough | Richard Fleischer |