Warren Beatty s'initie très tôt au théâtre avec sa s.ur Shirley, grâce aux spectacles montés par leur mère, professeur d'art dramatique. Après ses études à la Northwestern University School of Speech, il s'installe à New York et suit des cours d'art dramatique auprès de Stella Adler. Il débute en 1957 à la télévision, notamment dans The curly-headed kid, puis au théâtre. En 1959, sa performance dans A loss of roses, une pièce de William Inge, le consacre, et la pièce triomphe à Broadway.
Warren Beatty symbolise l'acteur hollywoodien dans toute sa splendeur. Pour sa première apparition sur le grand écran, Elia Kazan lui confie le rôle principal de A splendor in the grass (La fièvre dans le sang, 1961), dont le scénario est signé par William Inge. Son interprétation de Bud, un adolescent pusillanime étouffé par les conventions enthousiasme la critique et le public qui voient en lui le digne successeur de James Dean, disparu quelques années auparavant. Propulsé au rang de star dès ce premier film, Warren Beatty se place parmi les acteurs les plus prometteurs de sa génération. Il confirme son talent en passant d'un registre à un autre, s'adaptant aux exigences du réalisateur qui le dirige : du drame intimiste (Lilith, 1964, de Robert Rossen) au western (John Mc Cabe and Mrs Miller, 1971, de Samuel Fuller), il joue aussi dans des comédies légères (Dollars, 1971, de Richard Brooks).
En 1967, il s'essaie à la production. Il choisit Arthur Penn pour mettre en scène Bonnie and Clyde. Par souci de ne pas toujours apparaître à l'écran dans les rôles de play-boys auxquels son physique de jeune premier le voue, il incarne Clyde, gangster au destin tragique. Le film caracole en tête du box-office. En 1975, il récidive : il produit et cosigne le scénario de Shampoo réalisé par Hal Ashby, satire de moeurs dans laquelle il interprète un séducteur impénitent.
En 1978, il passe de l'autre côté de la caméra avec Heaven can wait (Le ciel peut attendre), réalisé en collaboration avec Buck Henry. Il s'attelle ensuite à un projet qui s'achève en 1981 : une biographie du journaliste communiste John Reed, témoin de la révolution russe de 1917. Le film, Red, est un triomphe. Le réalisateur est couronné par de nombreux prix. Warren Beatty ne revient sur les écrans qu'en 1987 avec un documentaire, George Stevens : a filmmakers journey de George Stevens Jr, et une fiction, Ishtar d'Elaine May. En 1991, il réalise Dick Tracy, oeuvre expressionniste aux couleurs fauves, inspirée du personnage de comics créé en 1931 par Chester Gould. Il s'entoure de pointures hollywoodiennes : Dustin Hoffman, Al Pacino, James Caan, et la chanteuse Madonna. Passionné de politique, il réalise en 1998 Bulworth, une comédie satirique contre le système politique américain.
Après le succès de Red, Warren Beatty entre en politique. Il participe à de nombreuses campagnes électorales en soutenant des candidats comme Bill Clinton, et devient l'un des hommes les plus influents d'Hollywood.
Courts métrages 1970 | Arthur Penn, 1922 - : Themes and Variants | Robert Hughes |
| 1990 | Forever Hollywood | Todd McCarthy, Arnold Glassman |
Longs métrages| 1978 | Heaven Can Wait Le Ciel peut attendre | Buck Henry, Warren Beatty |
| 1979 | Reds | Warren Beatty |
| 1989 | Dick Tracy | Warren Beatty |
| 1998 | Bulworth | Warren Beatty |
| 2014 | Rules Don't Apply | Warren Beatty |
| 1975 | Shampoo | Hal Ashby |
| 1978 | Heaven Can Wait Le Ciel peut attendre | Buck Henry, Warren Beatty |
| 1979 | Reds | Warren Beatty |
| 1993 | Love Affair | Glen Gordon Caron |
| 1998 | Bulworth | Warren Beatty |
| 2014 | Rules Don't Apply | Warren Beatty |
| 1998 | Bulworth | Warren Beatty |
| 2000 | Down to Earth Les Pieds sur terre | Chris Weitz, Paul Weitz |
| 2014 | Rules Don't Apply | Warren Beatty |
| 1966 | Bonnie and Clyde | Arthur Penn |
| 1975 | Shampoo | Hal Ashby |
| 1978 | Heaven Can Wait Le Ciel peut attendre | Buck Henry, Warren Beatty |
| 1979 | Reds | Warren Beatty |
| 1985 | Ishtar | Elaine May |
| 1989 | Dick Tracy | Warren Beatty |
| 1991 | Bugsy | Barry Levinson |
| 1993 | Love Affair | Glen Gordon Caron |
| 1998 | Bulworth | Warren Beatty |
| 2014 | Rules Don't Apply | Warren Beatty |
| 1960 | Roman Spring of Mrs Stone (The) Le Visage du plaisir | José Quintero |
| 1960 | Splendor in the Grass La Fièvre dans le sang | Elia Kazan |
| 1962 | All Fall Down L'Ange de la violence | John Frankenheimer |
| 1963 | Lilith | Robert Rossen |
| 1964 | Mickey One | Arthur Penn |
| 1965 | Promise Her Anything | Arthur Hiller |
| 1966 | Bonnie and Clyde | Arthur Penn |
| 1966 | Kaleidoscope Le Gentleman de Londres | Jack Smight |
| 1968 | Only Game in Town (The) Las Vegas, un couple | George Stevens |
| 1970 | McCabe and Mrs Miller John Mac Cabe | Robert Altman |
| 1971 | $ Dollars | Richard Brooks |
| 1973 | Parallax View (The) A cause d'un assassinat | Alan J. Pakula |
| 1974 | Fortune (The) La Bonne fortune | Mike Nichols |
| 1975 | Shampoo | Hal Ashby |
| 1978 | Heaven Can Wait Le Ciel peut attendre | Buck Henry, Warren Beatty |
| 1979 | Reds | Warren Beatty |
| 1984 | George Stevens : A Filmmaker's Journey | George Stevens Jr. |
| 1985 | Ishtar | Elaine May |
| 1989 | Dick Tracy | Warren Beatty |
| 1991 | Bugsy | Barry Levinson |
| 1991 | Truth or Dare In bed with Madonna | Alek Keshishian |
| 1993 | Love Affair | Glen Gordon Caron |
| 1998 | Bulworth | Warren Beatty |
| 1999 | Book That Wrote Itself (The) | Liam O Mochain |
| 2000 | Town and Country Potins mondains et amnésies partielles | Peter Chelsom |
| 2003 | A Decade Under the Influence | Ted Demme, Richard LaGravenese |
| 2003 | Dean Tavoularis, le magicien d'Hollywood | Clara Kuperberg, Robert Küperberg |
| 2014 | Rules Don't Apply | Warren Beatty |
| 2018 | Becoming Iconic | Neal Thibedeau |