Graduat en arquitectura (1933), les dificultats per a exercir a causa de la depressió dels anys trenta el portaren a la indústria cinematogràfica, en la qual s’inicià com a actor en petits papers secundaris, i aviat passà a la direcció d’art. Treballà successivament per a Cecil B. de Mille i Fritz Lang, entre d’altres, però fou sobretot amb Alfred Hitchcock, amb el qual col·laborà per primer cop a Saboteur (1942), que adquirí renom. Després d’una interrupció de tres anys en ser mobilitzat com a fotògraf militar a la Segona Guerra Mundial, tingué un paper clau en alguns dels films més celebrats d’aquest director: North by Northwest (1959), en el qual reconstruí una minuciosa rèplica del Mount Rushmore National Memorial arran de la prohibició de rodar-hi,The Birds (1963) i Marnie (1964). Entre la setantena de films en els quals intervingué, hom pot destacar també les col·laboracions amb Norman Jewison (The Russians Are Coming, the Russians Are Coming, 1966; Fiddler on the Roof , 1971), J. Lee Thompson (Cape Fear, 1962) i Richard Brooks (In Cold Blood, 1967). Candidat a l’Oscar quatre vegades, l’any 2008 fou guardonat amb un Òscar honorífic.