Nato a Montclair - nel New Jersey - nel marzo 1916, Sterling Relyea Walter, alla morte del padre, avvenuta nel ’25, viene adottato da James Hayden e cresce spostandosi continuamente fra New Hampshire, Massachusetts, Pennsylvania, Washington D.C. e Maine, dove termina gli studi.

Da ragazzo è un “avventuriero” più o meno come molti personaggi che in seguito interpreterà da attore. Nel ’32, a sedici anni, si imbarca come mozzo. Dopodiché, negli anni successivi, farà il pescatore a Terranova, lavorerà su grandi navi da pesca - anche come pompiere - e nel ’37, a soli ventun anni, sarà capitano su un’imbarcazione che fa il giro del mondo.

In quegli anni intraprende il lavoro di modello e, per via del suo fisico - era alto un metro e novantacinque centimetri -, viene notato da un produttore della Paramount, il quale lo scrittura come controfigura e poi per interpretare ruoli secondari in Passaggio a Bahama (1941) e Virginia (1941) di Edward H. Griffith. Tuttavia, con l’intervento militare degli Stati Uniti nella Seconda guerra mondiale, Hayden si arruola nel C.O.I. (Coordinator of Information) e vi rimarrà anche quando il C.O.I. si trasformerà nell’O.S.S. (Office of Strategic Service), organismo di intelligence precursore dell’attuale C.I.A. ma con finalità mirate solo alle azioni di guerra. Presterà servizio anche nei Marines - con il nome di battaglia di John Hamilton -, e sarà attivo sul fronte jugoslavo, attraversando le linee tedesche e paracadutandosi in aiuto dei patrioti croati. Per tali azioni militari avrà la Stella d'Argento dalle forze armate americane ed un particolare riconoscimento dall’allora leader jugoslavo, il Maresciallo Tito.

Dopo la guerra, l'ammirazione per i patrioti comunisti lo spinge ad unirsi, per un breve periodo, al Partito Comunista degli Stati Uniti d'America. Tale adesione - nonché alcuni successivi comportamenti un po’controversi - segnerà in parte sia la sua vita personale sia la sua carriera. Dopo alcuni film meno noti (Bagliore a mezzogiorno - 1947 - di John Farrow, il noir La traccia del serpente - 1949 - di Lewis R. Foster, il western El Paso - 1949 -, anch’esso diretto da L. R. Foster), si afferma con la superlativa performance del gangster Dick Handley protagonista di Giungla d’asfalto (1950) di John Huston, tratto dal libro omonimo (1949) di William Riley Burnett, interpretato anche da Sam Jaffe, Jean Hagen, Louis Calhern, John McIntire, Anthony Caruso, James Whitmore e Brad Dexter,  e considerato come uno fra i migliori gangster movies americani mai realizzati.

Attore magnetico e molto incisivo - decisamente sottovalutato dalla Hollywood dell’epoca - sia in ruoli positivi sia negativi o ambigui, protagonista di numerosi film noir, gangster e western, lo ricordiamo nel ruolo del pistolero Johnny Guitar nell'omonimo film (1954) di Nicholas Ray, in cui recita con Joan Crawford e Mercedes McCambridge, del rapinatore Johnny Clay in Rapina a mano armata (1956) di Stanley Kubrick, in cui torna ad interpretare un ruolo molto simile a quello del già citato Giungla d’asfalto, del folle generale Ripper che ordina l’attacco atomico sull’Unione Sovietica nel celebre Il dottor Stranamore, ovvero come imparai a non preoccuparmi e ad amare la bomba (1964) di S. Kubrick, del capitano McCluskey, il corrotto ufficiale di polizia irlandese che viene ucciso al tavolo del ristorante da un giovane Al Pacino in Il padrino (1972) di Francis Ford Coppola, il Roger Wade di Il lungo addio (1973) di Robert Altman.

Negli anni Cinquanta interpreta una trentina di film, fra cui ricordiamo La diva (1951) di Stuart Heisler, La cavalcata dei diavoli rossi (1952) di Ray Enright, La grande avventura del   generale Palmer (1952) di Byron Haskin, Hellgate - Il grande inferno (1952) di Charles Marquis Warren, Fuoco a Cartagena (1952) di Sidney Salkow, Solo per te ho vissuto (1953) di Robert Wise, Resistenza eroica (1953), La freccia nella polvere (1954) e Canne infuocate (1955) di Lesley Selander,  L’assalto al Kansas Pacific (1953) e Nessuno mi fermerà (1955) di Ray Nazarro, Gangsters in agguato (1954) di Lewis Allen, con Frank Sinatra, Anatomia di un delitto (1954) di Jerry Hopper, La città è spenta (1954) di André De Toth, Il principe coraggioso (1954) di Henry Hathaway,  Timberjack (1955) di Joseph Kane, Taxi da battaglia (1955) di Herbert L. Strock, Bandiera di combattimento (1955) di John H. Auer, Alamo (1955) di Frank Lloyd, Colpo proibito (1956) di Russell Birdwell, Delitto senza scampo (1957) e La donna del ranchero (1957) di Gerd Oswald, Cortina di spie (1957) di Henry S. Kesler, Pistolero senza onore (1957) di Carl K. Hittleman e Sidney Franklin Jr, Ora zero (1957) di Hall Bartlett, Lo sceriffo di ferro (1957) di S. Salkow, Oro nella polvere (1958) di George Sherman, Il terrore del Texas (1959), di Joseph H. Lewis, singolare western in cui, nello scontro finale, invece di una pistola o un fucile, utilizza un arpione da baleniere.

Nel ’63 pubblica il libro autobiografico Wanderer.

Negli anni Settanta ha un momento di particolare popolarità grazie anche alla partecipazione ad uno show televisivo della NBC, in cui ha modo di raccontare le sue numerose disavventure personali. Esperienze che non erano ancora finite, in quanto nel ’75 sarà costretto a rinunciare al ruolo di Quint - che andrà a Robert Shaw - in Lo squalo di Steven Spielberg perché è costretto a fuggire all’estero per questioni fiscali. Un periodo di circa due anni di “soggiorno forzato” in Europa che gli permetterà di lavorare anche in Italia, dove interpreta il ruolo di Leo Dalcò in Novecento (1976) di Bernardo Bertolucci e il modesto western Cipolla Colt (1976) di Enzo G. Castellari.

Nel ’77 pubblica il suo secondo libro, Voyage: A Novel of 1896, un romanzo storico che avrà discreto successo.

Fra gli altri film ricordiamo Canto per un altro Natale (1964) di Joseph L. Mankiewicz, Uno sporco   contratto (1969) di S. Lee Pogostin, Ternos Cacadores (1969) di Ruy Guerra, Loving (1970) di Irvin Kershner, Da parte degli amici: firmato mafia (1971) di Yves Boisset, Le grand départ (1972) di Martial Raysse, Alfa e Omega, il principio della fine (1973) di Robert Fuest, La traccia (1974) di Sidney Hayers, Il re degli zingari (1978) di Frank Pierson, Rebus per un assassinio (1979) di William Richert, Morire a Belfast (1980) di Tony Luraschi, Dalle 9 alle 5… orario   continuato (1980) di Colin Higgins, con Jane Fonda e Lili Tomlin, e il film tv The Starlost: The Beginning (1980).

Dopo A tutto gas (1981) di Les Rose, l’horror Venom (1981) di Piers Haggard e la serie Il grigio e il blu (1982) di Andrew V. McLagen, si ritira a vita privata, circa quattro anni prima della sua scomparsa, avvenuta tre giorni prima del suo settantesimo compleanno.

Sia pur non diventando mai una “star”, insieme ai quasi coetanei Robert Taylor (1911-1969), Stewart Granger (1913-1993), Alan Ladd (1913-1964), Burt Lancaster (1913-1994), Richard Widmark (1914-2008), Gregory Peck (1916-2003), Glenn Ford (1916-2006), Kirk Douglas (1916-2020), Robert Mitchum (1917-1997) e William Holden (1918-1981), Sterling Hayden è stato senz’altro fra i maggiori interpreti della Hollywood di quella generazione.