C'est à l'Université de Helsinki que Renny Harlin, de son vrai nom Renny Lauri Mauritz Harjola, fait ses études de cinéma et réalise ses premiers courts métrages et documentaires. Conscient de ne pouvoir s'imposer sur le devant de la scène internationale par le biais de l'industrie cinématographique de son pays, il émigre vers les Etats-Unis au milieu des années 80 et fait ses armes à Hollywood en signant Le Cauchemar de Freddy (1988). Mais la consécration, il la décroche grâce à une autre série, celle de Die Hard. En 1990, il donne ainsi 58 minutes pour vivre à l'inspecteur John MacLane, alias Bruce Willis.

Considéré comme l'un des nouveaux spécialistes du film d'action, il prend le luxe de refuser la mise en scène d'Alien 3 pour confirmer sa réputation avec Cliffhanger, un long métrage qui permet à Sylvester Stallone de retrouver les sommets du box-office en 1993. La même année, il épouse l'athlétique Geena Davis, avec qui il fonde la société de production Forge. Les collaborations sur grand écran du célèbre couple - L'Ile aux pirates (1995) et Au revoir, à jamais (1996) - se solderont malheureusement par de cuisants échecs commerciaux. Cette association prendra fin en 1998 avec un divorce retentissant.

Et si le succès est à nouveau au rendez-vous grâce aux requins sournois de Peur bleue (1999), les retrouvailles avec Sylvester Stallone pour Driven (2001) se révèlent quant à elles décevantes. Renny Harlin n'a alors d'autre choix que de se consacrer à la réalisation de thrillers beaucoup moins onéreux comme Profession profiler (2004) ou Cleaner (2007). "Signataire" du Pacte du sang (2006), il est également appelé à la rescousse par Warner Bros. pour remplacer Paul Schrader à la mise en scène de L'Exorciste : au commencement (2004) et pour en proposer une version plus conforme à leurs souhaits.

Renny cherche alors à se diversifier, ses échecs commerciaux se multipliant, de Cleaner (2008) à 12 Rounds (2009). Il réalise quatre épisodes de Burn Notice et trois de Graceland. Le réalisateur se fait alors de plus en plus producteur. Alors qu'il n'avait rien produit depuis 2004, il enchaîne plusieurs productions et multiplie les casquettes, notamment dans Etat de guerre (2011), à la fois producteur et réalisateur, ou dans La Légende d'Hercule (2014), qui le fait également scénariste. En 2016, le Finlandais signe la comédie d'action La Filature, avec Jackie Chan et Johnny Knoxville, dont les personnages font équipe.

Deux ans plus tard, Harlin est aux commandes de Legend of the Ancient Sword, un blockbuster chinois adapté du jeu vidéo GuJian2. Malheureusement, le film connaît un échec cuisant en salles. L'année suivante, il reste en Chine et met en scène le thriller Funeral Killers puis, en 2021, signe Braquage en or, un film de casse avec Pierce Brosnan. On lui doit également l'horrifique The Refuge et le thriller d'action The Bricklayer avec Aaron Eckhart. En 2024, il réalise The Strangers: Chapter 1, troisième volet de la série The Strangers et premier opus d'une trilogie dans la continuité des deux premiers films.