Entre els seus primers treballs en el cinema hi ha les pel·lícules The World Ten Times Over (1963), de W. Rilla, i Il castello dei morti vivi (1964), de W. Kiefer. Tres anys després aconseguí triomfar amb The Dirty Dozen (1967), de R. Aldrich, èxit que repetí a Mash (1970), de R. Altman, i Kelly’s Heroes (1970), de B. G. Hutton. Consolidà la seva trajectòria amb Klute (1971), d’A. Pakula, Johnny Got His Gun (1971), de D. Trumbo, Don’t Look Now (1973), de N. Roeg, Novecento (1976), de B. Bertolucci, Casanova (1976), de F. Fellini, Invasion of the Body Snatchers (1978), de Ph. Kaufman i Ordinary People (1980), de R. Redford.
La seva carrera inclou uns 200 títols entre cinema i televisió. Posteriorment actuà a Eye of the Needle (1981), de R. Marquand, Crackers (1984), de L. Malle; The Rosary Murders (1987), de F. Walton; Lost Angels (1989), de H. Hudson; A Dry White Season (1989), d’E. Palcy; JFK (1991), d’O. Stone; Eminent Domain (1991) de J. Irvin; Rakuyô (1992), de R. Tomono; Six Degrees of Separation (1993), de F. Schepisi; Younger and Younger (1993), de P. Adlon; The Puppet Masters (1994), de S. Orme; Disclosure (1994), de B. Levinson; A Time to Kill (1996), de J. Schumacher; The Assignment (1997), de C. Duguay; Fallen (1998), de G. Hoblit; Without Limits (1998), de R. Towne; Virus (1999), de J. Bruno; Instinct (1999), de J. Turteltaub; Panic (2000), de H. Bromell; Space Cowboys (2000), de C. Eastwood; The Art of War (2000), de C. Duguay; Da wan (2001), de X. Feng; Piazza delle cinque lune (2003), de R. Martinelli; The Italian Job (2003), de G. Gray; Cold Mountain (2003) d’A. Minghella; Aurora Borealis (2005), de J.C.E. Burke; Fierce People (2005), de G. Dunne; Pride & Prejudice (2005), de J. Wright; American Gun (2005), d’A. Avelino; An American Haunting (2005), de C. Solomon; Land of the Blind (2006), de R. Edwards; Reign Over Me (2007), de M. Binder; i Fool’s Gold (2008), d’A. Tennant.
En els darrers anys destacà els seus papers a la saga The Hunger Games (2012-15); La migliore offerta (2013), de G. Tornatore; Forsaken (2015), de J. Cassar; Ad Astra (2019), de J. Gray, i Mr. Harrigan’s Phone (2022), de J.L. Hancock.
Actuà sovint a la televisió. Entre d’altres protagonitzà les sèries The Pillars of the Earth (2010), Crossing Lines (2013) i The Undoing (2014).
La seva interpretació al telefilm Citizen X (1995), de C. Gerolmo, fou reconeguda amb un premi Emmy (1995) i un Globus d’Or (1996), guardó aquest últim que rebé de nou el 2003 pel telefilm Path To War (2002), de J. Frankenheimer. El 2017 fou guardonat amb un Oscar honorífic i el 2019 amb el premi també honorífic Donostia del Festival de Sant Sebastià.