Diplômé en théâtre de l'école de Juillard dans l'état de New York, John McTiernan effectue ses premiers pas derrière la caméra dans le cadre de l'American Film Institute, puis sur des spots publicitaires au début des années 80. En 1986, le metteur en scène américain signe son premier long métrage, le thriller Nomads avec pour vedette l'acteur irlandais Pierce Brosnan. Une expérience réussie même si relativement méconnu, qui pousse la 20th Century Fox a confier à John McTiernan son projet de science-fiction Predator en 1987.

A la surprise générale, Predator rencontre un gigantesque succès public et critique. La réalisation efficace et sans concession de John McTiernan, associée à l'interprétation musclée de sa vedette Arnold Schwarzenegger, fait mouche et propulse le cinéaste dans le gotha des réalisateurs d'action. Un statut qu'il justifie une nouvelle fois avec Piège de cristal en 1988. Cette fois, c'est un acteur arrivé directement du petit écran qui joue les gros bras : Bruce Willis. Nouveau succès mondial : Piège de cristal rapporte plus de 137 millions de dollars aux quatre coins de la planète. Mainte fois copié, rarement égalé, Piège de cristal établi une nouvelle définition du film d'action.

Producteur exécutif du Flight of the intruder de John Milius en 1990, John McTiernan porte la même année le personnage de Jack Ryan, inventé par l'écrivain Tom Clancy, pour la première fois à l'écran dans A la poursuite d'Octobre rouge avec Sean Connery et Alec Baldwin dans le rôle de l'analyste de la CIA Jack Ryan. Le couple McTiernan- Connery se reforme deux ans plus tard pour Medecine man, qui déroute les fans du metteur en scène, en penchant plus du côté de la fable écologique que de celui de l'action pure et dure. Nouvelle déception en 1993 avec Last Action Hero qui permet pourtant à John McTiernan de retrouver Arnold Schwarzenegger : 50 millions de dollars de recettes américaines pour un film qui en a coûté 60.

John McTiernan se relance en 1995 en signant Une journée en enfer, le troisième volet de sa trilogie Die hard, le deuxième épisode (58 minutes pour vivre) ayant été laissé aux soins de Renny Harlin. En 1999 sortent coup sur coup deux films du cinéaste américain. Si Thomas Crown, remake du film homonyme de Norman Jewison pour lequel McTiernan retrouve Pierce Brosnan, ne pose aucun problème particulier, il en va tout autrement du 13è Guerrier. Repoussé à maintes reprises, désapprouvé par la production, le film est remonté sans l'accord de son réalisateur. Une mésaventure que John McTiernan vivra à nouveau en 2002 avec un autre remake tiré de l'oeuvre de Norman Jewsion : Rollerball.

Un an plus tard, le réalisateur retrouve Samuel L. Jackson, accompagné de John Travolta, dans le thriller militaire Basic.