Zijn vader was een tomatenkweker, zelf groeide Poitier op in Cat Island en werd daarmee de eerste zwarte Amerikaanse superster die was opgegroeid op de Bahama-eilanden Toen zijn vader was failliet gegaan zag men zich genoodzaakt hem op 13-jarige leeftijd van school te halen zodat hij kon bijspringen in het onderhouden van het gezin.

Nadat hij zijn dienstplicht had vervuld als fysiotherapeut sloot hij zich aan bij het Negro Theater (jawel, bestond toen echt wel onder die naam!). Hij maakte zijn Broadway-debuut in het overwegend zwarte stuk Lysistrata, later nog gevolgd door een rol in het stuk Anna Lucasta (1948). Daardoor kreeg hij begin de jaren ’50 filmrollen aangeboden. Zo was hij in No Way Out te zien als inwonend medisch assistent en als progressieve geestelijke in Cry, The Beloved Country, opgenomen op locatie in Zuid-Afrika. Na bijrollen volgden hoofdrollen. Op die manier heeft Sidney Poitier vanaf de jaren ’50 een belangrijke invloed gehad op het imago van anders gekleurde, meestal zwarte acteurs en filmmakers en maakte voor hen zo de weg vrij om het te gaan maken in de commerciële Amerikaanse cinema.

In 1969 richtte hij samen met Paul Newman, Barbra Streisand, Steve McQueen en een aantal andere sterren het productiebedrijf First Artists op. Een positieve invloed had dit echter niet op hun carrière.

Maar stilaan nam de populariteit van de acteur af tot zijn rol van de ruwe rechercheur Virgil Tibbs in In the Heat of the Night (met Rod Steiger) daar terug verandering in bracht. De film was zo succesvol dat er twee sequels volgden; They Call Me Mister Tibbs! (1970) en The Organization (1971).
Andere belangrijke filmrollen uit die periode: To Sir With Love en Guess Who’s Coming to Dinner. Eigenlijk was het in die film de eerste keer dat een zwarte acteur in een romantische scène met een blanke/witte vrouw te zien was en dit ook werd aanvaard door zo goed als iedereen. Sidney Poitier groeide in de jaren ‘60 uit tot de meest succesvolle zwarte acteur in Hollywood. Toen hij in de jaren ’70 ook films begon te regisseren kwam dit zijn populariteit enkel maar ten goede. Eerst maakte hij films waarin hij zelf een rol speelde, in zijn regiedebuut Buck and the Preacher (1972) bijvoorbeeld waarin zijn goede vriend Harry Belafonte ook een rol had. Hij startte zijn regiecarrière met een western, daarna volgde een aangrijpend liefdesverhaal. In een volgende fase koos hij voor komedies, gericht op het zwarte kijkerspubliek.
In de jaren '80 ging Sidney Poitier zich volop concentreren op het regisseren. Zo stond hij in voor de regie van Stir Crazy (1980) met Richard Pryor en Gene Wilder, gevolgd door Hanky Panky (1982), ook al met Wilder en zijn echtgenote Gilda Radner en Fast Forward (1985), een film over breakdancende jongeren. In 1990 maakte hij dan Ghost Dad met Bill Cosby.

Sidney Poitier zal bij het jonge publiek het best gekend zijn als de tegenspeler van Tom Berenger in Shoot to Kill (1988) van Roger Spottiswoode.
Op 64-jarige leeftijd maakte hij een soort van mini-comeback nadat hij tien jaar lang niet meer te zien was geweest op het grote witte doek. In 1991 speelde hij de rol van Thurgood Marshall aan het hooggerechtshof in de tv-film Separate but Equal. In 1992 werd hij de eerste zwarte acteur die een Life Achievement Award van het American Film Institute kreeg.

Sidney Poitier is getrouwd geweest met de in Canada geboren actrice Joanna Shimkus, vanaf 1976 zijn tweede echtgenote. Daarvoor was hij al getrouwd met Juanita Hardy, zij kregen drie kinderen; Beverly, Pamela en Sheri.

In 1980 werd zijn autobiografie uitgebracht onder de titel The Life.