De son vrai nom Douglas Elton Ulman est né le 23 mai 1883 à Denver dans la colorado, il est élevé par sa mére et son second mari (elle en auras 3), benjamin d'une fratrie de 3 ses deux ainés john et Robert géreront son empire cinématographique.
Véritable athléte, impétueux,souple, fougueux, il s'oriente vers le théatre dés l'age de 16 ans.
En 1915, avec un bon bagage d'acteur, il se retrouve sur la côte Ouest ou il signe un contrat avec la triangle Corporation qui lui fit tourner son premier film "le timide" de W.C Cabannes.
L'année suivante il enchaine les rôles pas moins de 11 films sous la direction de réalisateurs comme Cabannes, Emmerson, Dwan qui deviendras son réalisateur de prédilection.
En 1917, il quitte la triangle corporation pour la paramount, il est accompagné de John Emmerson, en 1918, ils sont rejoint par Allan Dwan.
En 1919, en association ave Charles Chaplin, Mary Pickford et D.W. Griffith il fonde la United Artists
En 1920, Il joue dans le film de fred Niblo "le signe de Zorro", le rôle du justicier masqué vas être le tournant de sa carriére, faisant de lui la vedette bondissante de nombre de film d'aventure, en 1921 sous la direction du même Niblo il est le héros des " 3 mousquetaires", dont il cosigne le scénario.
Il devient en 1922, pour Allan Dwan "Robin des Bois", en 1924 il est "le voleur de bagdad" pour Raoul Walsh, il joue ensuite dans "Don X fils de Zorro" de donald Crisp en 1925, puis "Doug" tourne en 1926 dans un film en technicolor "le pirate noir" sous la direction d'Albert Parker, il enchaine ensuite avec le Gaucho en 1927 puis le masque de fer de nouveau pour Allan Dwan en 29, cette année la il joue pour la premiére et derniére fois avec Mary Pickford, qu'il avait epousé en 1920, dans "la mégére apprivoisée" qui fut un echec commerciale, attirant les foules aussi bien féminine que masculine, il a du mal a intégrer le nouveau style de cinéma (parlant) on le voit pourtant encore dans des films tels que "le tour du monde en 80 mn" ou Robinson Crusoë en 1931.
En 1934 il est un émouvant Dom Juan vieillissant dans le film d'Alexander Korda "l a vie Privé de Dom Juan".
En 1935 il divorce de Mary Pickford et abandonne le cinéma, il se marie ensuite avec Lady Sylvia Ashley.
Il décéde le 12 décembre 1939 à l'age de 56 ans, il était le pére de Douglas Fairbanks Jr qui fit une honorable carriére comme acteur.