Començà la seva activitat professional com a escenògraf teatral i cinematogràfic. Com a director de cinema destacà sobretot en la realització de films musicals, on introduí diverses innovacions. Cal mencionar en aquest gènere, entre d’altres, The Pirate (1947), Ziegfeld Follies (1946; premiat a Venècia el 1947), An American in Paris (1951) —que fou guardonada amb sis premis Oscar entre els quals el de millor pel·lícula i un Globus d’or a millor pel·lícula—, Brigadoon (1954) i Gigi (1958, Oscar a millor director 1959).
Realitzà també els drames Madame Bovary (1949), Tea and Simpathy (1957), Two Weeks in Another City (1962), The Four Horsemen of the Apocalypse (1962) i The Sandpiper (1965), i les comèdies Father of the Bride (1950), Father’s Little Dividend (1951), The Reluctant Debutante (1958) i Goodbye Charlie (1964), entre d’altres.
Casat amb l’actriu Judy Garland (1945-51), són pares de l’actriu Liza Minnelli.