Kelly's dansopleiding begon op 14-jarige leeftijd toen hij zich inschreef voor een dansschool in Pittsburgh, Pennsylvania. Later studeerde hij aan de Universiteit van Pittsburgh en het Carnegie Institute of Technology. Na zijn afstuderen werkte hij als danser in vaudeville en op Broadway. In 1938 werd hij ondertekend door Metro-Goldwyn-Mayer (MGM) en maakte zijn filmdebuut in de musical Rosalie (1937).
Kelly's eerste grote filmsucces kwam in de musical For Me and My Gal (1942). In deze film danste hij met Judy Garland en zong een gedenkwaardig tapdansnummer genaamd 'The Trolley Song'. Kelly's sterrenkracht bleef stijgen met de release van Singin 'in the Rain (1952), dat wordt beschouwd als een van de grootste musicals aller tijden. In deze film zong Kelly verschillende iconische dansnummers, waaronder 'Singin' in the Rain', 'Make 'Em Laugh' en 'Good Morning'.
Kelly bleef gedurende de jaren vijftig en zestig muziekfilms maken. Enkele van zijn meest opmerkelijke films zijn An American in Paris (1951), The Band Wagon (1953), Brigadoon (1954) en Hello, Dolly! (1969). Naast zijn filmcarrière regisseerde en produceerde Kelly ook verschillende televisieshows, waaronder The Gene Kelly Show (1957-1958) en Going My Way (1962-1963).
Gene Kelly was een van de meest invloedrijke dansers van de 20e eeuw. Hij hielp tapdans populair te maken en maakte het een integraal onderdeel van muziekfilms. Hij was ook een ervaren acteur, zanger en regisseur. De nalatenschap van Gene Kelly blijft dansers en filmmakers over de hele wereld inspireren.