Douglas Fairbanks nasceu Douglas Elton Thomas Ullman em Denver, Colorado, filho de Ella Adelaide (nee Marsh) e Hezekiah Charles Ullman, um advogado nativo da Pensilvânia, que foi capitão das forças da União durante a Guerra Civil. Os avós paternos de Fairbanks eram imigrantes judeus alemães, enquanto sua mãe, uma sulista com raízes na Louisiana e na Geórgia, era descendente das Ilhas Britânicas. Desde os cinco anos foi criado pela mãe devido ao abandono do marido. Ela mudou os sobrenomes de seus filhos para Fairbanks (o sobrenome de seu ex-marido) e encobriu sua ancestralidade judia paterna.
Ele começou no teatro amador aos 12 anos e continuou enquanto frequentava a Colorado School of Mines. Em 1900 eles se mudaram para Nova York. Ele estudou em Harvard, viajou para a Europa, trabalhou em um cargueiro de gado, em uma loja de ferragens e como balconista em Wall Street. Ele fez sua estréia na Broadway em 1902 e cinco anos depois deixou o teatro para se casar com a filha de um industrial.
Ele voltou quando seu sogro faliu no ano seguinte. Em 1915, ele foi para Hollywood e trabalhou com um relutante D.W. Griffith. No ano seguinte, ele formou sua própria produtora. Durante uma turnê do Liberty Bond com Charles Chaplin, ele se apaixonou por Mary Pickford, com quem ele, Chaplin e Griffith formaram a United Artists em 1919. Ele fez comédias sociais muito bem-sucedidas, então espadachins altamente populares durante os anos 1920. Os proprietários da Mansão Pickfair de Hollywood se separaram em 1933 e se divorciaram em 1936. Em março de 1936, ele se casou e se aposentou como ator.