Fils d'un animateur de talk-shows (et cousin de Miguel Ferrer), George Clooney fait dès son plus jeune âge des apparitions dans les émissions de son père. Souhaitant marcher dans les pas de celui-ci, il commence par étudier le journalisme. Excellent joueur de base-ball, il envisage un temps de devenir professionnel, mais l'équipe qu'il rêve d'intégrer ne le sélectionne pas.

Clooney se tourne alors vers le 7e art, mais ses débuts sont placés sous le signe de la série Z, avec des films aux titres aussi éloquents que Return to horror high (sa première apparition à l'écran en 1987) ou Le Retour des tomates tueuses en 1988. Ses prestations éveillent pourtant l'intérêt de producteurs de télévision qui lui confient le rôle d'un pédiatre dans une nouvelle série : Urgences. Clooney alias Doug Ross, fait des ravages dans les chaumières, ce qui lui permet de prendre un nouveau départ au cinéma - il ne quittera la série qu'en 1999.

Il se voit offrir dès 1996 son premier grand rôle, celui d'un criminel, par le tandem chic et déjanté Robert Rodriguez-Quentin Tarantino (Une nuit en enfer). Choisi par la Warner pour camper l'homme chauve-souris dans Batman & Robin (1997), il se montre aussi à l'aise dans la comédie romantique (Un beau jour) que dans le film d'action (Le Pacificateur).

En 1998, sa composition de gentleman cambrioleur dans Hors d'atteinte fait l'unanimité, mais ce film marque surtout sa rencontre avec le cinéaste Steven Soderbergh, avec qui il crée la société de production Section Eight en 2000 - il y restera associé jusqu'en 2006. Clooney devient son acteur fétiche, aussi bien sur des films grand public (Ocean's eleven et ses suites, Twelve et 13) que sur un projet aussi audacieux que le remake de Solaris en 2002.

S'il ne dédaigne pas le grand spectacle (En pleine tempête), le séducteur aux tempes grisonnantes, vu chez Malick (La Ligne rouge), participe plus volontiers à des œuvres iconoclastes, comme Les Rois du désert en 1999, ou les comédies acides des frères Coen (l'odyssée O'Brother et Intolérable cruauté).

Vedette du petit écran ayant acquis le statut de star de cinéma, George se lance en 2002 un nouveau défi en passant derrière la caméra avec Confessions of a dangerous mind, premier opus très remarqué qui brosse le portrait d'un animateur de télé qui aurait travaillé pour la CIA. Il signe en 2005 son deuxième film, couvert de prix à Venise, Good Night, and Good Luck., une plongée dans l'Amérique maccarthysme des années 50.

Citoyen engagé, il joue dans des films qui abordent des thèmes d'actualité : les intérêts pétroliers américains (Syriana, avec à la clé un Oscar et un Golden Globe du Meilleur Second rôle en 2006) ou les pratiques peu reluisantes des multinationales (Michael Clayton, qui lui vaut sa première nomination à l'Oscar du Meilleur acteur en 2008).

Il ne refuse pas pour autant le glamour ni le divertissement, aussi bien devant la caméra (l'exercice de style The Good German) que derrière, avec sa troisième réalisation, Jeux de dupes, une comédie sur le monde du football américain dans les années 1920. Même si le film est un échec pour l'acteur/réalisateur, on le retrouve la même année dans le film des frères Coen, Burn After Reading, où il retrouve Tilda Swinton, avec qui il avait déjà joué dans Michael Clayton.

En 2010, il crève l'écran dans la comédie romantique In the Air et dans l'absurde Les Chèvres du Pentagone. Il prête par ailleurs sa voix à l'un des personnages du Fantastic Mr. Fox de Wes Anderson avant de camper avec finesse un tueur à gages dans The American. En 2012, sa prestation de père de famille dont la vie bascule lorsque sa femme tombe dans le coma dans The Descendants lui vaut une nouvelle nomination à l'Oscar du meilleur acteur. 

Il n'oublie pas pour autant la mise en scène et signe Les Marches du pouvoir en 2010, nommé pour quatre Golden Globes. En 2014, il repasse derrière la caméra pour Monuments Men. Il s'agit de la plus grosse production dans laquelle George Clooney se soit impliqué à la fois devant et derrière la caméra. Il y donne même un petit rôle à son père Nick, aux côtés d'un casting prestigieux composé entre autres de Bill Murray, Jean Dujardin et John Goodman. Mais cela ne suffit malheureusement pas : le film est un échec commercial et critique.

2013 le voit s'enfoncer dans l'espace avec Gravity, auprès de Sandra Bullock. Bien qu'il n'ait qu'un second rôle dans l’œuvre d'Alfonso Cuaron, il participe à un film de science-fiction majeur qui constitue une date en matière d'effets spéciaux et qui offre une expérience immersive rarement proposée au cinéma. A l'aise dans ce genre, il enchaîne avec A la poursuite de demain, inspiré de l'attraction Tomorrowland des parcs Disney et mis en scène par Brad Bird.

En 2016, il s'entoure de visages familiers en retrouvant Julia Roberts dans le thriller Money Monster de Jodie Foster puis les frères Coen avec la comédie policière Avé, César !. Le fameux duo n'est jamais très loin puisqu'ils co-signent l'année suivante le scénario de Bienvenue à Suburbicon, 6e réalisation de George. Pour la première fois, l'acteur/réalisateur se contente de rester derrière la caméra et plonge son comparse Matt Damon dans une banlieue américaine apparemment paisible des années 1960 mais dont le vernis ne va pas tarder à craquer.

En 2020, il met en scène Minuit dans l'univers, un film de SF adapté du roman de Lily Brooks-Dalton, puis l'année suivante The Tender Bar pour Amazon Prime, avec Ben Affleck dans la peau d'un propriétaire de bar qui prend son neveu aspirant écrivain (Tye Sheridan) sous son aile. En 2023, il signe, toujours pour la plateforme, Ils étaient un seul homme, sur l'équipe d'aviron de l'université de Washington qui a remporté la médaille d'or aux JO de Berlin, en 1936.

En parallèle de ses réalisations, George Clooney retrouve Julia Robert pour Ticket to Paradise (2022) et Brad Pitt pour le thriller teinté d’humour noir Wolfs (2024).