Zijn moeder was Mexicaanse, zijn vader een Ierse fruitplukker die later rekwisiteur werd bij de dierentuin van de firma Selig.

Anthony Quinn kwam na een korte carrière als prijsvechter en een korte kennismaking met toneel in de filmwereld terecht in 1936. Eén jaar nadat hij een rol had in de door Cecil B. DeMille geregisseerde film The Plainsman trouwde hij met Katherine DeMille, de geadopteerde dochter van Cecil B. DeMille wat geen voordeel voor zijn filmcarrière opleverde: zijn schoonvader deed weinig of geen moeite om Quinns carrière een boost te geven. In 1936 had hij enkele kleine rolletjes in films tot hij een contract tekende bij Paramount waar hij exclusief voor werkte in rollen van voornamelijk gangsters en indianen.

Ook in de jaren ’40 kreeg Quinn alleen kleine rollen. Wat niet betekende dat ze niet de moeite waren: die als Crazy Horse in They Died with Their Boots on bij voorbeeld. Of die van het Mexicaanse lynch-slachtoffer in The Ox-Bow Incident. Het was dus gewoon een kwestie van tijd voor hij zijn eerst grote, belangrijke rol zou spelen. Daar hielp zijn succes in het Broadway-toneelstuk A Streetcar Named Desire van Stanley Kowalski nog bij.
Tijdens de oorlogsjaren werkte Anthony Quinn voornamelijk voor Warner Bros en 20th Century-Fox maar toch keerde hij terug naar Paramount voor zijn rol als Arabische sjeik in Road to Morocco (1942) met Bob Hope en Bing Crosby.
In 1947 had hij net als zijn echtgenote Katherine DeMille een rol in Black Gold (1947), een film met een heel beperkt budget. Daarin was hij te zien als een trotse maar vriendelijke indiaan die ontdekt dat er olie aanwezig is op zijn domein.

In 1953 kreeg hij zijn eerste Academy Award/Oscar voor zijn rol van de broer van een Mexicaanse revolutionair (gespeeld door Marlon Brando) in Viva Zapata! Een andere sterke acteerprestatie realiseerde hij in Italië. Daar speelde hij in Federico Fellini’s La Strada de rol van Zampano, een belangrijk man in de circuswereld.

Quinn kreeg in 1958, dank zij zijn schoonvader, de kans om te regisseren maar de remake van The Buccaneer werd ondanks een Oscar-nominatie voor de kostuums een gigantische flop.

Toen hij terugkeerde naar Amerika was hij één van de beroemdste acteurs van de jaren ’60, de periode waarin zijn carrière haar hoogtepunt bereikte met films als Requiem for a Heavyweight en Zorba the Greek. Alhoewel niet alle rollen bij iedereen voor sympathie zorgden en zijn carrière niet altijd ten goede kwamen, zoals zijn ruwe en keet schoppend personage in de Zorba-film bijvoorbeeld. In het drama A Dream of Kings (1969), een film die zich afspeelt in de Griekse gemeenschap van Chicago, vertolkte hij overigens nog eens een robuust, Grieks personage

In Flap was hij te zien als een dronken maar dappere indiaan. In 1965 scheidde hij van Katherine DeMille.

Begin de jaren ’70 was hij te zien in de televisieserie The Man and the City. In de jaren '70 leek zijn carrière op de terugweg, hij was enkel nog te zien in zwakke, in Amerika gedraaide films en nog zwakkere films die in het buitenland werden gedraaid. Zijn neiging tot overacteren werd door de meeste regisseurs ook al niet geapprecieerd.

In 1972 werd zijn autobiografie uitgebracht onder de titel The Original Sin.

Eind de jaren ’70 was hij nog eens vader geworden, zij het van een buitenechtelijk kind.

In de jaren ’80 was Quinn niet zo actief op vlak van films maar hierna was hij te zien in karakterrollen als in Jungle Fever van Spike Lee bijvoorbeeld.

In 1987 kreeg hij de Cecil B. DeMille Award voor zijn volledige carrière.

Een aantal van zijn kinderen werd ook acteur of actrice: Valentina, Francesco en Danielle Quinn. Naast Christina kreeg hij met Katherine DeMille nog drie andere kinderen, Kathleen, Duncan en Valentina alhoewel een andere bron het op een totaal van drie kinderen houdt.
Nadat hij scheidde van Katherine DeMille trouwde hij in 1966 met Yolanda Addolori, ze kregen samen een zoon Lawrence.

En dat Quinn niet vergeten wordt/werd bleek nog eens In 2009 toen zijn naam verscheen in de eindgeneriek van The Last Station ("In Memory of Anthony Quinn, with gratitude").