En marge d'une enfance et d'une scolarité très difficile, Malcolm McDowell se découvre une vraie passion pour le jeu d'acteur. D'abord serveur dans un pub avant de prendre des cours de comédie, il réussit à intégrer la prestigieuse "Royal Shakespeare Company" dans les années 60. Après de nombreux petits rôles à la télévision, il débute sur le grand écran en 1967 dans Pas de larmes pour Joy, le premier long métrage de Ken Loach. Mais ses scènes sont finalement coupées au montage.

Il décroche son premier rôle important dans If de Lindsay Anderson, où il campe un leader de la révolte écolière de 1968. En 1970, il est sollicité par Joseph Losey sur le tournage de Deux hommes en fuite, mais c'est en 1971 que l'acteur se révèle aux yeux du monde entier, grâce à son hallucinante interprétation du jeune Alex, meurtrier fou dans Orange mécanique de Stanley Kubrick. Sa performance lui vaut une nomination au Golden Globe du Meilleur acteur.

Dès lors, le comédien se fait principalement remarquer pour des rôles enfiévrés de personnages marginaux. On le voit moins extrême dans Le Meilleur des mondes possibles (1973) pour lequel il retrouve Lindsay Anderson, en jeune capitaine d'armée durant la révolution de 1848 dans Le Froussard héroïque de Richard Lester (1975), puis en empereur Caligula dans le film éponyme de Tinto Brass (1979), aux côtés de Peter O'Toole et d'Helen Mirren. La même année, McDowell se met aussi dans la peau de l'auteur de "La guerre des mondes" (H.G. Wells) dans C'était demain.

Victime de La Féline de Paul Schrader en 1982, Malcom McDowell retrouve une troisième fois la caméra de Lindsay Anderson pour Britannia Hospital et tourne pour Blake Edwards dans Meurtres à Hollywood (1988). Dans les années 90, l'acteur privilégie la télévision et joue dans de nombreuses séries et téléfilms. Ses rôles au cinéma sont un peu plus rares : on le voit tout de même en savant fou dans Delirium de Charles Winkler en 1990, avant une courte apparition dans The Player (1992) de Robert Altman ou dans Les Visiteurs en Amérique (2001).

Tout en continuant de multiplier les apparitions télévisées, il est en 2002 le directeur artistique d'une troupe de danse dans Company de Robert Altman et rejoint le casting de Seule la mort peut m'arrêter (2003) avec Clive Owen et Charlotte Rampling. Certaines de ses prestations sortent du lot, comme celle du Docteur Loomis dans le remake du film Halloween (2007) et sa suite (2009) par Rob Zombie. En 2011, il obtient son premier rôle muet dans The Artist de Michel Hazanavicius, le film aux 5 Oscars. Après un personnage de médecin dans le premier long métrage de Brandon Cronenberg (Antiviral), Mcdowell poursuit dans la voie du thriller horrifique avec Silent Hill : Revelation (2012).