Окончил актерский факультет театрального училища им. М. Щепкина (1951) и стал актером и режиссером МосковскогоТЮЗА, затем – Ленинградского театра им. Ленинского комсомола, студенческого театра МГУ. С 1955 снимается в кино. С 1960 – актер и режиссер киностудии "Мосфильм", с 1989 работал художественным руководителем объединения "Юность". Организатор и руководитель Всесоюзного Центра кино и телевидения для детей и юношества, преобразованного в Международный Фонд развития кино и телевидения для детей и юношества ("Фонд Ролана Быкова"). Избирался секретарем Союза кинематографистов СССР. Народный депутат СССР в 1989-1991 гг. Возглавлял Внепартийное общественно-политическое Движение 95 – Союз общественных организаций работников культуры, науки, образования и экологии. Был президентом банка "Хэлп".
В 1994 награжден почетной Золотой медалью им. Л. Толстого, вручаемой ежегодно Международной ассоциацией детских фондов.
Лауреат Государственной премии СССР (1986).
Заслуженный артист РСФСР (1973).
Академик Российской Академии Кинематографических искусств.
Снимался в фильмах:
Школа мужества (1954)
Педагогическая поэма (1955)
Пути и судьбы (1955)
Это начиналось так... (1956)
Наш корреспондент (1958)
Шинель (1959)
Мост перейти нельзя (1960)
Осторожно, бабушка! (1960)
Балтийское небо (1960-1961)
Путешествие в апрель (1962)
Большой фитиль (1963) новелла "Сон в руку"
Непридуманная история (1963)
Улица Ньютона, дом 1 (1963)
Я шагаю по Москве (1963)
Вызываем огонь на себя (1963-1964)
Женитьба Бальзаминова (1964)
Звонят, откройте дверь (1965)
Здравствуй, это я! (1965)
Айболит-66 (1966)
Андрей Рублев ("Страсти по Андрею") (1966)
Бегущая по волнам (1967)
Комиссар (1967)
Мертвый сезон (1968)
Служили два товарища (1968)
Жди меня, Анна (1969)
Последняя реликвия (1969)
Сюжет для небольшого рассказа (1969)
Внимание, черепаха! (1970)
Ехали в трамвае Ильф и Петров (1971)
Корона Российской империи, или Снова неуловимые (1971)
Телеграмма (1971)
Проверка на дорогах (Операция "С Новым годом") (1971-1985)
Меченый атом (1972)
Принц и нищий (1972)
Большая перемена (1972-1973)
Докер (1973)
Исполняющий обязанности (1973)
Капитан (1973)
Сойти на берег (1973)
Автомобиль, скрипка и собака Клякса (1974)
На ясный огонь (1975)
Приключения Буратино (1975)
Деревня Утка. Сказка (1976)
Дни хирурга Мишкина (1976)
Обыкновенная Арктика (1976)
Подранки (1976)
Рудин (1976)
12 стульев (1977)
Нос (1977)
По семейным обстоятельствам (1977)
Про красную шапочку (1977)
Юлия Вревская (1977)
Пока безумствует мечта (1978)
Жил-был настройщик... (1979)
Пена (1979)
Приключения Али-бабы и сорока разбойников (1979)
Из жизни отдыхающих (1980)
Мнимый больной (1980)
Амнистия (1981)
Вакансия (1981)
Душа (1981)
Золотое руно (1981)
Куда исчез Фоменко? (1981)
Приключения Тома Сойера и Гекльберри Финна (1981)
Свадебный подарок (1982)
Чучело (1983)
Герой ее романа (1984)
Искренне ваш... (1985)
Соучастие в убийстве (1985)
Мостик (1985)
Начни сначала (1986)
Письма мертвого человека (1986)
Подсудимый (1986)
Чегемский детектив (1986)
Чичерин (1986)
В поисках выхода (1988)
Оно (1989)
Вне (1991)
Арбитр (1992)
Серые волки (1993)
Я Иван, ты Абрам (1993)
Золотое дно (1995)
Русский паровоз (1995)
Ширли-мырли (1995)
Ночь желтого быка (1996)
