Archibald Alexander Leach néven az angliai Horfield-ben született, a család egyedüli gyermekeként. Gyermekkora boldogtalanul telt, édesanyja, Elsie elméje elborult, aki végül is egy elmegyógyintézetbe került, amikor Archie 9 éves lett. Az apja soha nem mondta meg neki az igazat, és csak 20 évvel később tudta meg, hogy az édesanyja még él. Édesapja, Elias Leach szabósegédként dolgozott. Később apjával a nagymamához költöztek. Nagyon magányos volt. Viszont tagja lett a frissen alakuló cserkészmozgalomnak, és rendkívül élvezte a közös programokat. Az első világháború kitörése után, életkorára való tekintettel légoltalmi felügyelő lett.

Tizenhárom évesen megszökött egy vándorcirkusszal. Három év múlva New York felé hajózott Bob Pender akrobatáival, majd Amerikában táncoskomikus lett. A Broadway musicalekben aratott sikerek után, huszonhét évesen kapott filmszerződést, de változtatnia kellett brit akcentusán és művésznevet vett fel. Így lett Cary Grant. 1931-ben, Huszonhét évesen leszerződtette a Paramount Pictures. Egy barátnője megkérte, végszavazzon neki a próbafelvételén. Így is történt, és a filmesek észrevették, hogy egy „óriás fekszik a parton”, ezért inkább őt szerződtették. Hamarosan felfigyelt rá Mae West, a halványuló csillag is. Cary Grant további ismert filmpartnerei volt Marlene Dietrich, Katharine Hepburn, Jean Arthur, Ingrid Bergman, Grace Kelly és Eva Marie Saint.

1933 novemberében hazalátogatott Angliába. Családja nagy örömmel fogadta, és még intézetben élő édesanyját is meglátogatta. Idővel elkezdett a Paramount vezetőségével elégedetlenkedni. Úgy érezte, nem kap megfelelő szerepeket és elegendő fizetést. Elhatározta hogy amint lejár a szerződése többször nem ír alá hosszabb időre. A második világháború kitörése után tenni akart valamit. Más lehetősége nem révén fizetésének jelentős részét felajánlotta a brit háborús erőfeszítések javára, és az amerikai haderők laktanyáiban is sokat vendégeskedett.

1949 karácsonyán nagyon fáradtnak érezte magát a filmezéshez. Változások történtek a produkciók hossza megnőtt, ez a forgatások időtartamát is növelték. Olyan forgatókönyveket utasított vissza ezekben az években, mint a Római vakáció, a Csillag születik, vagy a Sabrina. A Büszkeség és szenvedély című filmet Spanyolországban forgatták.

Alfred Hitchcock négy filmjében is szerepelt: (Gyanakvó szerelem; Forgószél; Fogjunk tolvajt; Észak-Északnyugat), valamint George Cukor (Sylvia Scarlett, Vakáció, Philadelphiai történet), Howard Hawks (Ez a lehetetlen Bébé úr) és Leo McCarey (Kár volt hazudni, Félévente randevú) filmjeiben is főszerepet játszott.

1966-ban vonult vissza a filmes pályától. Frank Sinatra kezéből vehette át életművéért az Oscar díjat.