Enfant d'immigrés juifs russes, Sydney Pollack part après le lycée étudier l'art dramatique à New York. Il s'inscrit à la Neighborhood Playhouse où il suit les cours de Sanford Meisner, avant d'y enseigner lui-même en 1958. D'abord acteur puis réalisateur de télévision, il apparaît pour la première fois au cinéma en 1962 dans La Guerre est aussi une chasse, il se lie alors d'amitié avec un autre jeune acteur : Robert Redford.

Sydney Pollack signe sa première réalisation en 1965 avec Trente minutes de sursis où le lyrisme de sa mise en scène est déjà sensible. Mais c'est grâce à Propriété interdite (1966), plus abouti et première de ses sept collaborations avec Robert Redford, qu'il se fait vraiment remarquer. Il tourne ensuite trois films consécutifs avec Burt Lancaster, dont le film de guerre Un Château en enfer (1969). Nominé en 1970 à l'Oscar du Meilleur Réalisateur pour On achève bien les chevaux (1969), son western Jeremiah Johnson (1972) est en sélection officielle lors du 26ème Festival de Cannes.

Drame, western mais aussi suspense (Les Trois jours du Condor en 1975), comédie (Tootsie, 1982) ou encore fresque romanesque (Out of Africa en 1985, pour lequel il remporte sept Oscars), Sydney Pollack a touché à tous les genres cinématographiques qui lui permettait d'aborder le thème des libertés humaines face à la nature, aux médias ou aux institutions, leit motiv de son oeuvre.

Malgré quelques autres films (dont La Firme en 1993), les années 90 ne sont pas aussi inspirées que les précédentes et marquent surtout un retour à sa formation initiale d'acteur. On le voit par exemple dans Maris et femmes de Woody Allen et dans Eyes wide shut de Stanley Kubrick. Mais c'est à travers sa société de production Mirage (fondée en 1985) qu'il est encore le plus actif, en finançant notamment Présumé innocent d'Alan J. Pakula ou encore Raison et sentiments d'Ang Lee.

En 2005, il dirige sa partenaire d'Eyes wide shut, Nicole Kidman, ainsi que Sean Penn dans L' Interprète, un thriller politique. Après Esquisses de Frank Gehry, un documentaire consacré au célèbre architecte, Pollack se consacre presque exclusivement à ses activités de producteur et de comédien.