De família modesta i d’idees socialistes, començà a treballar de molt jove en oficis molt diversos, i el 1938 debutà com a cantant. Durant la Segona Guerra Mundial feu carrera a París, on conegué el seu primer gran amor, Édith Piaf, que l’impulsà en la seva trajectòria artística.
Es destacà en el camp de la cançó francesa. Un cop consolidat com a cantant, inicià la carrera d’actor cinematogràfic. Participà en films musicals i dramàtics a França, a Itàlia i als EUA: Paris chante toujours (1952), Le salaire de la peur (H.G. Clouzot 1953) —el seu primer gran èxit—, Les héros sont fatigués (1955), Les sorcières de Salem (1958), film en el qual conegué la seva esposa l’actriu Simone Signoret; Let’s Make Love (1960), Vivre pour vivre (1966), Vincent, François, Paul et les autres (C. Sautet 1974).
D’acord amb el seu ideari polític d’esquerra, participà en diversos films de temàtica política com Z (C. Costa-Gavras 1969), pel·lícula guardonada amb l’Oscar al millor film de parla no anglesa; L’aveu (1969), État de siège (1972), La menace (1977), Les routes du Sud (1978) i Netchaïev est mort (1989), basat en una novel·la de J. Semprún, amb qui col·laborà sovint. El 1986 protagonitzà els films de C. Berri Jean de Florette i Manon des Sources, que foren molt valorats.
Políticament, sempre es mostrà proper a les idees socialistes i d’esquerra, i en feu bandera en moltes de les seves cançons, cosa que li portà problemes amb la censura en nombroses ocasions. El 1987 presidí el Festival de Cinema de Canes.