Giuliano Gemma arriva al cinema giovanissimo, dapprima come stuntman per le sue doti atletiche, ben presto Dino Risi lo prende per un piccolo ruolo accanto ad Alberto Sordi in Venezia, la luna e tu. Poco dopo William Wyler lo nota a Cinecittà e lo sceglie per il ruolo di un centurione nel kolossal Ben Hur, comparsata che gli servirà da vero trampolino di lancio nel cinema. Svolge il servizio di leva come vigile del fuoco e in quel periodo Duccio Tessari lo vuole per interpretare da protagonista il biondissimo Krios in Arrivano i titani, pellicola di grandissimo successo commerciale anche all'estero che tratta con ironia il genere mitologico. È un generale garibaldino nel Gattopardo di Luchino Visconti, seguono numerosi film di grande successo come Angelica e Angelica alla corte del re. Dopo arriva il filone spaghetti western che lo consacra divo, facendo grandi incassi al botteghino (con pellicole di genere firmate da Duccio Tessari, Tonino Valerii, Sergio Corbucci) Una pistola per Ringo, Il ritorno di Ringo, Adiós gringo, Un dollaro bucato, I lunghi giorni della vendetta, Per pochi dollari ancora e I giorni dell'ira. In alcune pellicole utilizza lo pseudonimo di Montgomery Wood. Con Bud Spencer è in coppia in Anche gli angeli mangiano fagioli e nuovamente da solo in un altro grande successo,Anche gli angeli tirano di destro. Ha interpretato Robin Hood in L'arciere di Sherwood, Quando le donne avevano la coda.
Cambiando genere, Gemma apparve in film più impegnati come Il deserto dei Tartari di Valerio Zurlini, una delle sue prove migliori, come anche Il prefetto di ferro di Pasquale Squitieri, assieme all'altrettanto significativa parte in Un uomo in ginocchio di Damiano Damiani del 1979, film che lo riproporrà per ruoli drammatici. Negli anni 1980 prese invece parte a Tenebre di Dario Argento e Speriamo che sia femmina di Mario Monicelli e diede il volto al celebre personaggio dei fumetti Tex Willer in Tex e il signore degli abissi, film originariamente pensato per la tv. Dalla fine degli anni ottanta ad oggi ha lavorato soprattutto in produzioni televisive. Dopo aver interpretato oltre cento film, ha raccolto premi di prestigio tra cui il David di Donatello, il premio al Festival Internazionale del cinema di Karlovy Vary come miglior attore, il Globo d'oro, il Nastro d'argento e per tre volte il Premio De Sica.
