Fue galardonado con un Oscar, un Premio del Sindicato de Actores y un Globo de Oro por su inolvidable encarnación de Bela Lugosi en Ed Wood, de Tim Burton, además de ganar el Premio al Mejor Actor de Reparto del Círculo de la Crítica de Cine de Nueva York, de la Sociedad Nacional de Críticos de Cine y de la Asociación de Críticos de Cine de Los Ángeles, entre otras organizaciones.

Ha sido nominado por la Academia en otras dos ocasiones por su trabajo en Delitos y faltas, de Woody Allen, y por Tucker: un hombre y su sueño, de Francis Coppola, por la que ganó un Globo de Oro.

Estudió en el prestigioso Pratt Institute de Nueva York. A los 17 años empezó a trabajar como ilustrador en The New York Daily News. Al cabo de tres años hizo una prueba para ingresar en Actors Studio. De 2.000 solicitantes, sólo fueron aceptados Steve McQueen y él. Tuvo como profesores a los más grandes directores de teatro de la época, Lee Strasberg, Elia Kazan, Harold Clurman, Bobby Lewis y Curt Conway.

Empezó a trabajar en teatro y en televisión. Después de un año en Broadway y de una larga gira por Estados Unidos con el éxito "Middle of the Night", de Paddy Chayefsky, empezó a trabajar en Hollywood, donde ha dado vida a más de cien personajes.

Entre sus numerosas películas destacaremos Con la muerte en los talones, de Alfred Hitchcock; La historia más grande jamás contada, de George Stevens; La cima de los héroes, de Lewis Milestone; La batalla de las colinas, de John Sturges; Nevada Smith, de Henry Hathaway; Cleopatra, de Joseph L. Mankiewicz; el telefilm "Savage", de Steven Spielberg; Entre dos mujeres, de Mark Rydell; Sleepy Hollow, de Tim Burton; Ed TV, de Ron Howard; The Majestic, de Frank Darabont; City of Ember/En busca de la luz, de Gil Kenan; Lovely, Still, de Nicholas Fackler, y La pareja aria, de John Daly.

Ha sido nominado a seis Emmy; dos de ellos por su papel en "Sin rastro", con Anthony LaPaglia; uno por "Entourage/El séquito", y tres por el papel protagonista en la clásica serie "Misión imposible".

Actualmente es el director artístico del Actors Studio West, puesto que comparte con el director Mark Rydell. Ha dado clases de interpretación a actores del calibre de James Dean, Warren Oates, Harry Dean Stanton, Anjelica Huston y Jack Nicholson.