Warren Beatty gaf zijn studies aan de Northwestern University na één jaar op en maakte ook geen gebruik van een football studiebeurs wanneer hij besloot om met Stella Adler een volledig traject aan de toneelschool af te leggen. Hij was eerder als kind al samen te zien met zijn jongere zus Shirley Maclaine in amateurtoneelproducties die werden geregisseerd door hun moeder. In die schoolperiode werkte hij af en toe ook als rattenvanger (!), metselaar en pianist. Toen hij zijn opleiding had volbracht speelde hij enkele seizoenen bij verschillende repertoiregezelschappen én op Broadway in het stuk A Loss of Roses van William Inge. Verder had hij ook enkele kleine televisierollen.
Hij maakte aan de zijde van Natalie Wood op indrukwekkende zijn debuut in een langspeelfilm in Splendor in the Grass van Elia Kazan. Toen Warren Beatty doorbrak in Hollywood werd hij prompt de nieuwe James Dean genoemd. Hij kreeg al snel het imago van een heuse Casanova wat hem er niet van weerhield om heel selectief te werk te gaan bij het aannemen van filmrollen.

Warren Beatty was ook actief in de politiek. Hij kwam (letterlijk) in beeld in 1972 bij de presidentiële campagne van McGovern en was een niet officiële adviseur voor Gary Hart toen die in 1988 een gooi deed naar een kandidatuur voor het Amerikaanse presidentschap. Zijn politieke interesse vertaalde zich in die periode ook in enkele van zijn films. Zo had hij een rol in het scherpzinnige The Parallax View (1974), een film over een groep politieke samenzweerders, maar ook in Shampoo (1975), een satire over het immorele van de regering Nixon.
Na een tijd ging hij ook films regisseren (hij maakte in 1978 zijn regiedebuut met Heaven Can Wait met Buck Henry als tweede regisseur) én produceren, met succes overigens zoals je in het Oscar-lijstje hier onder kunt zien. Reds, een liefdesverhaal dat zich afspeelt tijdens de Russische revolutie en gebaseerd is op het leven van de idealistische journalist John Reed, was een absoluut hoogtepunt.
Niet dat alles waar Beatty op één of andere manier tussen zat in goud veranderde. Daar is de komedie Ishstar (1987) een goed voorbeeld van. Met Elaine May als regisseur en Dustin Hoffman als tegenspeler werd de film een gigantische flop waarbij Beatty niet van kritiek bleef gespaard.

Warren Beatty werd in het verleden op amoureus vlak meermaals geassocieerd met grootheden als Julie Christie (te zien in meerdere films met Beatty), Diane Keaton (zijn tegenspeelster in Reds) en Madonna (samen met Beatty in Dick Tracy). In Bugsy (1992) kwam hij in contact met Annette Bening die zijn tegenspeelster was. Ze werd zwanger waarna Beatty, op dat moment de beroemdste vrijgezel van Hollywood, trouwde met haar. De twee waren in 1994 de bekendste gezichten in de remake van Love Affair.