Es uno de los seis hijos de una familia de inmigrantes rusos. En un primer momento cambió su nombre por el de Isidore Demky y más tarde sería conocido como Kirk Douglas. Tuvo que trabajar duro para acceder a sus primeros estudios en la St. Lawrence University y más tarde termina ingresando en la American Academy of Dramatic Art; pagaba sus estudios con las ganancias obtenidas en sus combates de lucha.Su carrera artística comenzó sobre los escenarios teatrales de Broadway en 1941 hasta que la guerra interrumpe su ascenso (sirvió en la marina entre 1942-1943 y volvió a casa herido). A su regreso a Broadway reemplaza en una obra teatral a Richard Widmark, Lauren Bacall se fijó en él y lo recomendó al productor Hal Walis. En 1946 rodó su primera película El extraño amor de Marta Ivers donde dio vida a un político alcohólico. Su primer éxito le llegó con la interpretación de un implacable boxeador en El ídolo de barro (1949). Sin embargo no será hasta la década de los cincuenta cuando se haga famoso entre el público.
Luego vendrían títulos como Senderos de Gloria o Cautivos del mal pero sus mejores películas las rodaría en 1960, Un extraño en mi vida y Espartaco. A partir de 1970 comienza a desarrollar una interesante carrera paralela como productor; de hecho la última película citada fue producida por la Douglas Bryna. En un principio el proyecto iba a ser dirigido por Anthony Marin aunque las desavenencias surgidas entre ambos hizo que Douglas sustituyese al director por Stanley Kubrick.
Siempre se ha interesado por temas difíciles y políticamente inclinados a la izquierda por lo que tendría que soportar cierta presión en diversas ocasiones. Se convirtió en una las máximas estrellas de la industria cinematográfica hollywoodiense durante las décadas de los cincuenta y los sesenta. Es un actor expresivo, enérgico y con un físico agresivo caracterizado por el hoyuelo de su barbilla que ha confirmado y desmostrado su versatilidad a lo largo de su prolífica carrera (ha participado en más de setenta largometrajes).
Fue nominado en tres ocasiones al Oscar como mejor actor por El ídolo de barro, Cautivos del mal y El loco del pelo rojo. Precisamente en esta última película se hizo cargo del personaje de Vincent Van Gogh, papel que lo consagraría como uno de los grandes.
En 1996 la Academia le otorgó un Oscar honorífico por sus cincuenta años de dedicación a la industria del cine. Es padre del también actor Michael Douglas.