Debutà el 1969 i en els anys següents es convertí en un dels actors més importants de la seva generació. Els seus èxits més remarcables han estat The Godfather (1972) i The Godfather, Part II (1974), ambdós de F. F. Coppola. Posteriorment intervingué en Scarecrow (1973), de J. Schatzberg; Serpico (1974) i Dog day Afternoon (1975, premi al millor actor al Festival de Sant Sebastià), ambdues de S. Lumet; Bobby Deerfield (1977), de S. Pollack; Cruising (1980), de W. Friedkin; Author! Author! (1982), d’A. Hiller; Scarface (1983), de B. de Palma, i Revolution (1985), de H. Hudson, després de la qual passà uns anys allunyat de Hollywood, durant els quals codirigí (amb F. Wheeler) i actuà a l’avantguardista The Local Stigmatic, estrenada el 1990 fora dels circuits comercials.
Reprengué la carrera d’actor amb Sea of Love (1989), de H. Becker, Dick Tracy (1989), de W. Beatty; The Godfather III (1990), de F. F. Coppola; Frankie & Johnny (1991), de G. Marshall; Glengarry Glen Ross (1992), de J. Foley; Scent of a Woman (1992), de M. Brest; per la qual obtingué l’Oscar (1993), Carlito's Way (1993), de B. de Palma; Heat (1995), de M. Mann; City Hall (1996), de H. Becker; Donnie Brasco (1997), de M. Newell; The Devil’s Advocate (1997), de T. Hackford; The Insider (1999), de M. Mann; Any Given Sunday (1999), d’O. Stone; Insomnia (2002), de Ch. Nolan; S1m0ne (2002), d’A. Niccol; People I Know (2002), de D. Algrant; The Recruit (2003), de R. Donaldson; The Merchant of Venice (2004), de M. Radford; Two for the Money (2005), de D.J. Caruso; 88 Minutes (2007), de J. Avnet Ocean's Thirteen (2007), de S. Soderbergh, Righteous Kill (2008), de J. Avnet, The Son of no One (2010), de D. Montiel, Stand up Guys (2012), de F. Stevens.
Ha protagonitzat també algunes produccions televisives, entre les quals Angels in America (2003) i You Don't Know Jack (2010), per les quals obtingué dos premis Emmy i dos Globus d’Or al millor actor protagonista, i posteriorment Phil Spector (2013).
Ha dirigit Looking for Richard (1996), Chinese coffee (2000) i el documental Wilde Salome (2011).
Ha estat guardonat per la seva trajectòria al Festival de Venècia amb un Lleó d’Or (1994), al Festival de Sant Sebastià (1996), i novament al Festival de Venècia amb el premi Jaeger-Le Coultre Glory (2011).