Rex Harrison fait ses débuts d’acteur à l’âge de seize ans au théâtre Repertory de Liverpool, où il reste trois ans. Il apparaît au cinéma pour la première fois en 1930, dans le drameThe Great Game (Jack Raymond).
Rex Harrison tourne dans près d'une cinquantaine de films, le plus souvent des comédies, où il interprète des personnages fins et rusés. Fantôme dans L’Aventure de Madame Muir (Joseph Mankiewicz, 1947), une histoire émouvante, il s’éprend d’une jolie veuve (Gene Tierney) à qui il dicte ses Mémoires de marin. Puis, en 1948, il joue dans une farce burlesque, Infidèlement vôtre (Preston Sturges, 1948), le rôle d’un chef d’orchestre amené à croire que sa femme le trompe. Son plus beau rôle est certainement celui du Pr Higgins que lui confie George Cukor, en 1963, dans My Fair Lady, où il excelle dans la peau d’un élégant pygmalion tyrannique féru de linguistique. Dans L’Extravagant Docteur Dolittle (Richard Fleischer, 1966), c’est sur le langage des animaux qu’il se concentre. Homosexuel vieillissant dans L’Escalier (Stanley Donen, 1968), il aide dans Ashanti (Richard Fleisher, 1979) un médecin à retrouver sa femme, vendue comme esclave.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Rex Harrison est pilote dans la RAF.
Longs métrages 1951 | Long Dark Hall (The) L'Assassin frappe à minuit | Anthony Bushell, Reginald Beck |
| 1930 | Great Game (The) | Jack Raymond |
| 1930 | School for Scandal | Maurice Elvey |
| 1934 | Get Your Man | George King |
| 1934 | Leave It to Blanche | Harold Young |
| 1935 | All at Sea | Anthony Kimmins |
| 1936 | Men Are Not Gods | Walter Reisch |
| 1937 | School for Husbands | Andrew Marton |
| 1937 | Storm in a Teacup | Victor Saville |
| 1938 | Citadel (The) La Citadelle | King Vidor |
| 1938 | St. Martin's Lane | Tim Whelan |
| 1939 | Over the Moon Mademoiselle Crésus | Thornton Freeland, William K. Howard |
| 1939 | Silent Battle (The) | Herbert Mason |
| 1940 | Major Barbara | Gabriel Pascal, David Lean, Harold French |
| 1940 | Night Train to Munich | Carol Reed |
| 1940 | Ten Days in Paris L'Aventure est commencée | Tim Whelan |
| 1944 | Blithe Spirit L'Esprit s'amuse | David Lean |
| 1944 | Rake's Progress (The) L'Honorable M. Sans-Gêne | Sidney Gilliat |
| 1945 | I Live in Grosvenor Square | Herbert Wilcox |
| 1945 | Journey Together La Grande aventure | John Boulting |
| 1946 | Anna and the King of Siam Anna et le roi de Siam | John Cromwell |
| 1946 | Ghost and Mrs Muir (The) L'Aventure de Madame Muir | Joseph L. Mankiewicz |
| 1947 | Escape L'Evadé de Dartmoor | Joseph L. Mankiewicz |
| 1947 | Foxes of Harrow (The) La Fière créole | John M. Stahl |
| 1948 | Unfaithfully Yours Infidèlement vôtre | Preston Sturges |
| 1951 | Fourposter (The) Le Ciel de lit | Irving Reis |
| 1951 | Long Dark Hall (The) L'Assassin frappe à minuit | Anthony Bushell, Reginald Beck |
| 1952 | Main Street to Broadway | Tay Garnett |
| 1954 | Constant Husband (The) Un mari presque fidèle | Sidney Gilliat |
| 1954 | King Richard and the Crusaders Richard Coeur de Lion | David Butler |
| 1958 | Reluctant Debutante (The) Qu'est-ce que maman comprend à l'amour ? | Vincente Minnelli |
| 1960 | Cleopatra Cleopâtre | Joseph L. Mankiewicz |
| 1960 | Midnight Lace Piège à minuit | David Miller |
| 1961 | Happy Thieves (The) Les Joyeux voleurs | George Marshall |
| 1963 | My Fair Lady | George Cukor |
| 1964 | Agony and the Ecstasy (The) L'Extase et l'agonie | Carol Reed |
| 1964 | Yellow Rolls-Royce (The) La Rolls-Royce jaune | Anthony Asquith |
| 1965 | Honey Pot (The) Guêpier pour trois abeilles | Joseph L. Mankiewicz |
| 1966 | Doctor Dolittle L'Extravagant Docteur Dolittle | Richard Fleischer |
| 1967 | A Flea in Her Ear La Puce à l'oreille | Jacques Charon |
| 1968 | Staircase L'Escalier | Stanley Donen |
| 1976 | Prince and the Pauper = Crossed Swords (The) [Le Prince et le pauvre] | Richard Fleischer |
| 1978 | Ashanti | Richard Fleischer |
| 1978 | Geheimnis der eisernen Maske (Das) | Ken Annakin |
| 1978 | Shalimar | Krishna Shah |
| 1982 | A Time to Die = Seven Graves for Rogan | Matt Cimber |