Daniel Gélin suit des cours d'art dramatique au Cours Simon puis entre au Conservatoire où il est l'élève de Louis Jouvet. Ses débuts sont difficiles, il n'est employé que comme figurant pendant près de dix ans.
En 1949, Jacques Becker donne un rôle à Daniel Gélin dans Rendez-vous de juillet qui l'impose comme acteur de premier plan. Le film met en scène les rêves de la jeunesse dans le Saint-Germain-des-Prés de l'après-guerre. Il enchaîne alors les premiers rôles, son regard sombre surmonté de sa mèche romantique deviennent célèbres dans le cinéma français. Il tourne avec tous les grands réalisateurs, dont Max Ophüls pour La Ronde (1950) au côté de Gérard Philipe. Il s'essaye à des rôles qualifiés d'existentialistes par la critique, comme dans l'adaptation cinématographique des Mains sales de Jean-Paul Sartre (Fernand Rivers, Simone Berriau, 1951). En 1952, il met en scène Les Dents longues qu'il interprète avec Danièle Delorme. Ses apparitions à l'écran deviennent exceptionnelles mais remarquées, comme dans L'Homme qui en savait trop (1955) ou Paris brûle-t-il ? (1965) de René Clément. Avec la Nouvelle Vague, Daniel Gélin connaît sa traversée du désert : les metteurs en scène refusent de lui faire confiance sur le seul crédit du vedettariat. Il se consacre alors au théâtre. Il renoue avec le cinéma dans les années 1970 et 1980 en jouant des seconds rôles. Le nouveau public français, qui ignore souvent la vedette qu'il était dans les années 1950, apprécie chacune de ses apparitions. Ces personnages de deuxième plan qu'interprète Daniel Gélin n'ont plus rien à voir avec les jeunes premiers romanesques et tourmentés de ses débuts. Il campe désormais des hommes blasés et fatigués par l'existence, à l'instar du cynique docteur de La Vie est un long fleuve tranquille (1987) d'Etienne Chatiliez. Premier ou second rôle, Daniel Gélin, acteur incontournable du cinéma français, figure au générique de plus de cent dix films.
Depuis les années 1940, Daniel Gélin s'illustre sur les planches.
Il est l'auteur d'un ouvrage autobiographique, Deux ou trois vies qui sont les miennes. Passionné de jardinage, il publie plusieurs ouvrages de botanique, ainsi que des poèmes.
A la télévision, Daniel Gélin interprète de nombreux téléfilms depuis les années 1960.
Courts métrages 1942 | Etoiles de demain | René Guy-Grand |
| 1949 | Ulysse ou les mauvaises rencontres | Alexandre Astruc |
| 1951 | Chicago digest | Paul Paviot |
| 1951 | Vedettes sans maquillage | Jacques Guillon |
| 1952 | Saint-Tropez, devoir de vacances | Paul Paviot |
| 1952 | Torticola contre Frankensberg | Paul Paviot |
| 1957 | Un tigre sur la ville | Jean Renoir |
| 1966 | Avec Claude Monet | Dominique Delouche |
| 1994 | 3000 scénarios contre un virus : La Sirène | Philippe Lioret |
Longs métrages| 1952 | Dents longues (Les) | Daniel Gélin |
| 1952 | Dents longues (Les) | Daniel Gélin |
| 1940 | Miquette | Jean Boyer |
| 1940 | Soyez les bienvenus | Jacques de Baroncelli |
| 1941 | Inconnus dans la maison (Les) | Henri Decoin |
| 1941 | Premier rendez-vous | Henri Decoin |
| 1942 | Cadets de l'océan (Les) | Jean Dréville |
| 1943 | Lucrèce | Léo Joannon |
| 1943 | Petites du quai aux fleurs (Les) | Marc Allégret |
| 1945 | Tentation de Barbizon (La) | Jean Stelli |
| 1945 | Un ami viendra ce soir | Raymond Bernard |
| 1946 | Femme en rouge (La) | Louis Cuny |
| 1946 | Martin Roumagnac | Georges Lacombe |
| 1946 | Miroir | Raymond Lamy |
| 1946 | Nuit de Sybille (La) | Jean-Paul Paulin |
| 1946 | Ouvert pour cause d'inventaire | Alain Resnais |
| 1947 | Mannequin assassiné (Le) | Pierre de Herain |
| 1948 | Paradis des pilotes perdus (Le) | Georges Lampin |
| 1949 | Rendez-vous de juillet | Jacques Becker |
| 1950 | Dieu a besoin des hommes | Jean Delannoy |
| 1950 | Edouard et Caroline | Jacques Becker |
| 1950 | Ronde (La) | Max Ophuls |
| 1950 | Traité de bave et d'éternité | Isidore Isou |
| 1951 | Mains sales (Les) | Simone Berriau, Fernand Rivers |
| 1951 | Plaisir (Le) | Max Ophuls |
| 1951 | Une histoire d'amour | Guy Lefranc |
| 1952 | Adorables créatures | Christian-Jaque |
| 1952 | Dents longues (Les) | Daniel Gélin |
| 1952 | Minute de vérité (La) | Jean Delannoy |
| 1952 | Neige était sale (La) | Luis Saslavsky |
| 1952 | Rue de l'Estrapade | Jacques Becker |
| 1952 | Voce del silenzio (La) Maison du silence | Georg Wilhelm Pabst |
| 1953 | Affaire Maurizius (L') | Julien Duvivier |
| 1953 | Esclave (L') | Yves Ciampi |
| 1953 | Opinione pubblica Rumeur publique | Maurizio Corgnati |
| 1953 | Sang et lumières | Georges Rouquier |
| 1953 | Si Versailles m'était conté | Sacha Guitry |
| 1954 | Allegro squadrone (L') Les Gaîtés de l'escadron | Paolo Moffa |
| 1954 | Amants du Tage (Les) | Henri Verneuil |
| 1954 | Napoléon | Sacha Guitry |
| 1954 | Romana (La) Belle Romaine | Luigi Zampa |
| 1955 | Man Who Knew too Much (The) L'Homme qui en savait trop | Alfred Hitchcock |
| 1955 | Paris coquin = Paris canaille | Pierre Gaspard-Huit |
| 1956 | Bonsoir Paris, bonjour l'amour | Ralph Baum |
| 1956 | En effeuillant la marguerite | Marc Allégret |
| 1956 | Je reviendrai à Kandara | Victor Vicas |
| 1956 | Mort en fraude | Marcel Camus |
| 1957 | Charmants garçons | Henri Decoin |
| 1957 | Retour de manivelle | Denys de La Patellière |
| 1957 | Trois jours à vivre | Gilles Grangier |
| 1958 | Ce corps tant désiré | Luis Saslavsky |
| 1958 | Fille de Hambourg (La) | Yves Allégret |
| 1958 | Julie la rousse | Claude Boissol |
| 1958 | Suivez-moi jeune homme ! | Guy Lefranc |
| 1959 | Cartagine in fiamme Carthage en flammes | Carmine Gallone |
| 1959 | Testament d'Orphée ou Ne me demandez pas pourquoi (Le) | Jean Cocteau |
| 1959 | Trois etc. du colonel (Les) | Claude Boissol |
| 1960 | Dans la gueule du loup | Jean-Charles Dudrumet |
| 1960 | Morte-saison des amours (La) | Pierre Kast |
| 1960 | Proie pour l'ombre (La) | Alexandre Astruc |
| 1960 | Réveille-toi chérie | Claude Magnier |
| 1961 | Petits matins = Mademoiselle stop (Les) | Jacqueline Audry |
| 1962 | Règlements de compte | Pierre Chevalier |
| 1962 | Vacances portugaises | Pierre Kast |
| 1963 | Bonne soupe (La) | Robert Thomas |
| 1963 | Tre piger i Paris | Gabriel Axel |
| 1964 | Compartiment tueurs | Costa-Gavras |
| 1964 | Heure de la vérité (L') | Henri Calef |
| 1964 | Niño y el muro (El) L'Enfant et le mur | Ismael Rodríguez |
| 1965 | Paris brûle-t-il ? | René Clément |
| 1965 | Zeugin aus der Hölle (Die) | Zivorad " Zika " Mitrovic |
| 1965 | Zwei girls vom roten Stern Duel à la vodka | Sammy Drechsel |
| 1966 | A belles dents | Pierre Gaspard-Huit |
| 1966 | Ligne de démarcation (La) | Claude Chabrol |
| 1966 | Soleil noir | Denys de La Patellière |
| 1966 | Sultans (Les) | Jean Delannoy |
| 1967 | Mois le plus beau (Le) | Guy Blanc |
| 1968 | Hallucinations sadiques | Roy Kormon |
| 1968 | Slogan | Pierre Grimblat |
| 1968 | Trève (La) | Claude Guillemot |
| 1969 | Détruire dit-elle | Marguerite Duras |
| 1969 | Servante (La) | Jacques-Paul Bertrand |
| 1970 | Souffle au coeur (Le) | Louis Malle |
| 1971 | Far from Dallas | Philippe Toledano |
| 1972 | Aimez-vous les uns les autres mais pas trop = Les Enragés | Daniel Moosmann |
| 1972 | Christa L'Hôtesse de Copenhague | Jack O'Connell |
| 1973 | Gueule de l'emploi (La) | Jacques Rouland |
| 1973 | Polizia è al servizio del cittadino ? (La) Police au service du citoyen | Romolo Guerrieri |
| 1974 | Ariane | Pierre-Jean de San Bartolomé |
| 1974 | Diálogos de exiliados Dialogue d'exilés | Raúl Ruiz |
| 1974 | Trop c'est trop | Didier Kaminka |
| 1974 | Un linceul n'a pas de poches | Jean-Pierre Mocky |
| 1976 | Qu'il est joli garçon l'assassin de papa ! = Arrête de ramer, t'attaques la falaise ! | Michel Caputo |
| 1977 | Honorable société (L') | Anielle Weinberger |
| 1977 | Nous irons tous au paradis | Yves Robert |
| 1977 | Vocation suspendue [TV] (La) | Raoul Ruiz |
| 1979 | Oeil du maître (L') | Stéphane Kurc |
| 1980 | Sezona mira u Parizu | Predrag Golubovic |
| 1980 | Signé Furax | Marc Simenon |
| 1981 | Guy de Maupassant | Michel Drach |
| 1981 | Mondo nuovo (Il) La Nuit de Varennes | Ettore Scola |
| 1984 | Enfants (Les) | Marguerite Duras |
| 1985 | Killing cars | Michael Verhoeven |
| 1987 | Dandin | Roger Planchon |
| 1987 | Sécurité publique | Gabriel Benattar |
| 1987 | Vie est un long fleuve tranquille (La) | Etienne Chatiliez |
| 1988 | Itinéraire d'un enfant gâté | Claude Lelouch |
| 1989 | Mauvaise fille | Régis Franc |
| 1989 | Mister Frost | Philippe Setbon |
| 1990 | Promotion canapé | Didier Kaminka |
| 1990 | Secrets professionnels du Docteur Apfelglück (Les) | Hervé Palud, Thierry Lhermitte, Mathias Ledoux, [etc.] |
| 1990 | Un type bien | Laurent Bénégui |
| 1991 | Eaux dormantes (Les) | Jacques Tréfouël |
| 1992 | Coup de jeune | Xavier Gélin |
| 1992 | De force avec d'autres | Simon Reggiani |
| 1992 | Evanouie (L') | Jacqueline Veuve |
| 1992 | Roulez jeunesse | Jacques Fansten |
| 1993 | Des feux mal éteints | Serge Moati |
| 1993 | Marmottes (Les) | Elie Chouraqui |
| 1993 | Pushing the limits | Thierry Donard |
| 1993 | Ténors (Les) | Francis de Gueltzl |
| 1994 | Cité de la peur, une comédie familiale (La) | Alain Berbérian |
| 1995 | Bidochon (Les) | Serge Korber |
| 1995 | Fantôme avec chauffeur | Gérard Oury |
| 1995 | Fugueuses | Nadine Trintignant |
| 1996 | Hommes, femmes : Mode d'emploi | Claude Lelouch |
| 1996 | Obsession Berlin Niagara | Peter Sehr |