Après des études de lettres, d'arts et de musique, Norman Jewison s'installe à Londres où il devient acteur et scénariste pour la B.B.C. De retour au Canada, il supervise les shows de grandes vedettes comme Judy Garland et Frank Sinatra. Travaillant ensuite pour le compte des studios Universal, il réalise quatre comédies parmi lesquelles The Thrill of it all (1963) avec Doris Day et The Art of love (1965) avec James Garner.

Devenu indépendant, il connaît son premier gros succès en dirigeant Steve McQueen dans Le Kid de Cincinnati (1965), acteur qu'il retrouvera trois ans plus tard pour les besoins de L'Affaire Thomas Crown (1968). C'est en abordant, à travers Dans la chaleur de la nuit (1967), de la discrimination raciale à une époque où elle est encore monnaie courante que Norman Jewison obtient la reconnaissance de ses pairs. Ce polar est couronné de cinq Oscars dont ceux du Meilleur film et du Meilleur acteur pour Rod Steiger.

Après avoir adapté au cinéma les spectacles musicaux Un violon sur le toit (1971) et Jésus-Christ super star (1973), il se fait dénonciateur de la violence avec le futuriste Rollerball (1975), des liens existant entre le syndicalisme et la mafia avec F.I.S.T. (1978) et des dysfonctionnements du système judiciaire avec Justice pour tous (1979), ces trois films offrant des rôles puissants à James Caan, Sylvester Stallone et Al Pacino. Traitant à nouveau de discrimination raciale à travers A soldier's story, Norman Jewison prend un couvent et le milieu italo-américain de New York comme toiles de fond de ses films Agnès de Dieu (1985) et Eclair de lune (1987) avant de revenir à une thématique plus progressiste, les séquelles laissées par la guerre du Vietnam, via le drame Un héros comme tant d'autres (1989).

Dans les années 90, le cinéaste offre au grand public trois comédies au succès d'estime (Larry le liquidateur, Only you et Bogus), puis confie à Denzel Washington le rôle du boxeur Hurricane Carter qui vaudra à ce dernier l'Ours d'argent du Meilleur acteur en 2000. Trois ans après, Norman Jewison dirige Michael Caine en ancien tortionnaire nazi dans le thriller Crime contre l'Humanité (2003).