Il suo nome completo è Russell Irving Tamblyn. Studia danza al North Hollywood High School e in breve diventa ballerino provetto. A soli 14 anni esordisce nel cinema attraverso il film Il ragazzo dai capelli verdi. Sempre in ruoli di teenager è caratterista nel kolossal biblico di DeMille Sansone e Dalila dove interpreta l'adolescente Saul, futuro re di Israele. Firma un contratto con la MGM e progressivamente ottiene ruoli in ogni genere di film; dal noir (La sanguinaria) alla commedia (Il padre della sposa) al musical (Sette spose per sette fratelli). Trentenne e poi quarantenne, è attore aggiunto in numerosi film d'avventura (Le lunghe navi), ma anche in melodrammi (I peccatori di Peyton), e ancora musical (West Side Story e Avventura nella fantasia). Dagli anni settanta in poi, fuori ormai dal giro cinematografico, lavora saltuariamente per la televisione. Professionalemente, è ricordato più per quello che ha fatto da giovane che non per ciò che ha fatto vedere da adulto. Amante dell'attrice Gia Scala, morta di oversose nel 1972, si è sposato tre volte con due divorzi alle spalle: la prima con l'attrice Venetia Stevenson, poi con Elizabeth Kempton ed infine con Bonnie Murray da cui è nata Amber, richiesta attrice televisiva con la quale ha lavorato insieme in tre episodi del serial-tv "Joan of Arcadia".