Kelly táncképzése 14 évesen kezdődött, amikor beiratkozott egy tánciskolába a pennsylvaniai Pittsburgh-ben. Később a Pittsburghi Egyetemen és a Carnegie Institute of Technology-n tanult. A diploma megszerzése után táncosként dolgozott a Vaudeville-ben és a Broadway-n. 1938-ban szerződtette a Metro-Goldwyn-Mayer (MGM), és filmben debütált a Rosalie című musicalben (1937).
Kelly első nagy filmsikerét a For Me and My Gal (1942) című musical érte el. Ebben a filmben Judy Garlanddal táncolt, és egy emlékezetes sztepp-számot adott elő "The Trolley Song" címmel. Kelly sztárereje tovább nőtt a Singin' in the Rain (1952) megjelenésével, amelyet minden idők egyik legnagyobb musicaljeként tartanak számon. Ebben a filmben Kelly számos ikonikus táncszámot adott elő, köztük a "Singin' in the Rain", a "Make 'Em Laugh" és a "Good Morning" című dalokat.
Kelly az 1950-es és 1960-as években továbbra is zenés filmeket készített. Legjelentősebb filmjei közé tartozik az Egy amerikai Párizsban (1951), a The Band Wagon (1953), a Brigadoon (1954) és a Hello, Dolly! (1969). Filmes karrierje mellett Kelly számos televíziós műsort is rendezett és készített, köztük a The Gene Kelly Show-t (1957-1958) és a Going My Way-t (1962-1963).
Gene Kelly a 20. század egyik legbefolyásosabb táncosa volt. Segített a sztepp népszerűsítésében, és a zenés filmek szerves részévé tette. Kiváló színész, énekes és rendező is volt. Gene Kelly öröksége továbbra is inspirálja a táncosokat és a filmeseket szerte a világon.