Fils de l'acteur Robert Alda, Alan Alda, diplômé de la Fordham University, débute sa carrière sur les planches dans les années 50, au sein de la compagnie Compass Players. Il débute sur grand écran en 1963 dans Gone are the days, adapté de la pièce d'Ossie Davis qu'il jouera également à Broadway. En 1969, il apparaît au générique de la comédie The Extraordinary Seaman, réalisée par John Frankenheimer.

Alan Alda connaît la consécration avec la série télévisée M.A.S.H., où il incarne onze ans durant, de 1972 à 1983, le Capitaine Benjamin Franklin Pierce, surnommé "Oeil de lynx". La série lui prend beaucoup de temps (il écrit et réalise de nombreux épisodes) et il faut attendre les années 80 pour le retrouver sur grand écran, aux génériques de ses propres films, tels Les Quatre saisons, Sweet Liberty, A New Life et Le Mariage de Betsy. Dans les années 90, celui qui incarne souvent des chics types joue trois fois pour Woody Allen (Crimes et délits, Meurtre mystérieux a Manhattan, Tout le monde dit I love you), incarne le Président des Etats-Unis pour Michael Moore (Canadian Bacon) et tourne sous la direction de Costa-Gavras pour Mad City, aux côtés de Dustin Hoffman et John Travolta.

Partageant son temps entre petit et grand écran, également très actif sur la scène politique, Alan Alda tourne dans la comédie Ce que veulent les femmes aux côtés de Mel Gibson, dans la série À la Maison blanche, puis est nommé à l'Oscar du Meilleur second rôle pour sa prestation dans le Aviator de Martin Scorsese. En 2009, il apparaît au générique du drame Un éclair de génie, où il donne la réplique à Greg Kinnear.