Nato a Fort Sheridan - nell’Illinois - nel novembre 1943, Sam Rogers Shepard - meglio noto come Sam Shepard -, vincitore del premio Pulitzer nel 1979 per Buried Child, aveva esordito come sceneggiatore alle fine degli anni Sessanta ottenendo ben presto importanti collaborazioni. Dopo aver lavorato con Robert Frank ed Allen Ginsberg per Me and My Brother (1969), scrive la sceneggiatura di Zabriskie Point (1970) di Michelangelo Antonioni e, molti anni dopo, quella di Paris, Texas (1984) di Wim Wenders.

Alla fine degli anni Sessanta è batterista del gruppo rock Holy Modal Rounders.

Impegnato anche come attore, in seguito al drammatico I giorni del cielo (1978) di Terrence Malick, in cui lavora con un giovane Richard Gere ad inizio carriera, Brooke Adams, Linda Manz e Robert J. Wilke, intraprende una lunga carriera cinematografica alternando ruoli da protagonista e da comprimari.

Dopo Uomini veri (1984) di Philip Kaufman (futuro regista de L’insostenibile leggerezza dell’essere - 1988 -, tratto dall’omonimo libro del cecoslovacco Milan Kundera), con cui ottiene una Nomination all’Oscar come Miglior Attore Non Protagonista, appare in Follia d’amore (1985) di Robert Altman, Crimini del cuore (1986) di Bruce Beresford (futuro regista di A spasso con Daisy - 1989 -, interpretato da Jessica Tandy, Morgan Freeman e Dan Ayckroid), nella commedia Baby Boom (1987) di Charles Shyer, in cui lavora con Diane Keaton e nel thriller Il rapporto Pelican (1993) di Alan J. Pakula, tratto dall’omonimo libro di John Grisham ed in cui recita con Julia Roberts (già incontrata nel precedente Fiori d’acciaio - 1989 - di Herbert Ross) e Denzel Washington.

Dopo esser passato dietro alla macchina da presa con Far North (1988) e con il western Silent Tongue (1994), negli anni successivi nterpreta Codice: Swordfish (2001) di D. Sena, Black Hawk Down (2001) di Ridley Scott e Le pagine della nostra vita (2004) di Nick Cassavetes.

Nel 2005 viene diretto da R. Cohen in Stealth e, nello stesso anno, riprende la collaborazione con Wim Wenders (vent’anni dopo il già citato Paris, Texas) scrivendo ed interpretando Don’t Come Knocking (2005), film in cui il viaggio rappresenta nuovamente la chiave fondamentale per la ricerca della propria identità.

Fra gli altri film interpretati ricordiamo Renaldo and Clara (1978) di Bob Dylan, Resurrection (1980) di Daniel Petrie, Lontano dal passato (1981) di Jack Fisk, Frances (1982) di Graeme Clifford, Country (1984) di Richard Pearce, il già citato Fiori d’acciaio di Herbert Ross, Gli angeli volano basso (1990) di Michael Field, Passioni violente (1991 di Volker Schlondorff, Cuore di tuono (1992) di Michael Apted, La neve cade sui cedri (1998) di Scott Hicks, Passione ribelle (2000) di Billy Bob Thornton, La promessa (2001) di Sean Penn, in cui lavora con Jack Nicholson, Leo (2002) di Mehdi Norowzian, Blind Horizon - Attacco al potere (2003) di Michael Haussman, La tela di Carlotta (2006) di Gary Winick, L’assassinio di Jesse James per mano del codardo Robert Ford (2007) di Andrew Dominik, Felon - Il colpevole (2008) di Ric Roman Waugh, Brothers (2009) di Jim Sheridan, Fair Game - Caccia alla spia (2010) di Doug Liman, Blackthorn - La vera storia di Butch Cassidy (2011) di Mateo Gil, Darling Companion (2012) di Lawrence Kasdan.

Fra le ultime pellicole, I segreti di Osage County (2013) di John Wells, Cold in July (2014) di Jim Mickle, Ithaca (2015) di Meg Ryan, Midnight Special (2016) di Jeff Nichols, Never Here (2017) di Camille Thoman.