Nato a Chicago - in Illinois - nel 1943, negli anni Sessanta si trasferisce in Inghilterra per frequentare la London’s International Film School di Londra. Rientrato negli Stati Uniti, dirige alcuni documentari - Insurrection (1968) - e cortometraggi - Jaunpuri (1971) - a sfondo sociale.

Dopo aver scritto la sceneggiatura di alcuni episodi di telefilm polizieschi - fra cui Starsky & Hutch (1975-1979), con David Soul e Paul Michael Glaser, e Pepper Anderson Agente Speciale (1974-1978), prima serie di genere poliziesco con una donna poliziotto come protagonista, interpretata da Angie Dickinson -  ed aver diretto il film tv Jericho Mile (La corsa di Jericho, 1979), conosciuto in Italia anche con il titolo Oltre il muro, esordisce alla regia cinematografica con Strade violente (1981) con James Caan, cui segue il grande successo della serie tv Miami Vice (1984-89).

Il suo stile fiammeggiante e barocco, curato sotto il profilo estetico e preciso nella definizione degli spazi - sia fisici sia emozionali - di quel che viene messo in scena, si mostra nella sua complessità con Manhuter - Frammenti di un omicidio (1986), tratto dal libro di Thomas Harris Il delitto della terza luna(1981), dove appare per la prima volta il personaggio “Hannibal Lecter”, che diventerà noto un decennio dopo con il film Il silenzio degli innocenti (1991) di Jonathan Demme con Anthony Hopkins e Jodie Foster.

L’ultimo dei Mohicani (1993) con Daniel Day-Lewis, liberamente tratto dal romanzo omonimo di James Fenimore del 1826 - terza versione dopo il film muto del 1920 di Clarence Brown e Il re dei Pellirosse (1936) di George B. Seitz, con Randolph Scott - e Heat - La sfida (1995) con Al Pacino e Robert De Niro, confermano il suo talento e la sua versatilità.

Insider - Dietro la verità (1998), con Al Pacino, Russell Crowe e Christopher Plummer, al di là della facciata da thriller di denuncia, nasconde quell’anima dolente e solitaria del suo cinema, pieno di “eroi” stanchi e di immagini che disorientano lo spettatore.

Dopo Alì (2002), con Will Smith, sentito film biografico sul grande campione dei pesi massimi Cassius Clay/Muhammad Alì (1942-2016), nonché ritratto di un eroe caparbio e solo contro tutti, realizza l’eccellente Collateral (2004), con Tom Cruise, Jamie Foxx, Mark Ruffalo e Jada Pinkett-Smith, e da molti considerato il suo capolavoro, secco e dolente thriller che si svolge a Los Angeles nel corso di una notte e, nello stesso tempo, sobria riflessione sull’amicizia, sul tradimento e sui fantasmi dell’identità.

Argomenti riproposti sottoforma di cupo e forsennato action movie in Miami Vice (2006), con Colin Farrell e Jamie Foxx, versione cinematografica - con un occhio al nuovo mondo globalizzato - dell’omonimo e già citato telefilm degli anni Ottanta.

Fra gli altri film da lui diretti ricordiamo La fortezza (1983), horror tratto da un libro di Francis Paul Wilson, Nemico pubblico (2009), con Johnny Depp e Christian Bale, e Blackhat (2015).