Юность
Будущий актер родился в калифорнийском городе Сан-Хосе в семье Фарли Эрла Грейнджера старшего и его супруги Эвы (в девичестве Хопкинс). Его отце был состоятельным бизнесменом, владевшим дилерским центром автомобильной компании "Willys-Overland", что позволяло семье ни в чем не нуждаться, и проводить юному Грейнджеру много времени в их загородном доме в курортном городке Кэпитола. Биржевой крах 1929 года нанес значительный ущерб их благосостоянию и Грейнджеры были вынуждены продать их дом и большинство ценных вещей, и переселиться в скромную квартиру. Потеря социального статуса и финансовые проблемы родителей Грейнджера привели к тому, что они оба начали злоупотреблять алкоголем. В конце концом старший Грейнджер продал на аукционе все свое последнее имущество и вместе с семьей уехал в Лос-Анджелес.
Семья обосновалась в небольшой квартире в захудалой части Голливуда. Родители Грейнджера стали работать сразу на нескольких работах, чтобы обеспечить хоть какое-нибудь существование, но в то же время их тяга к алкоголю продолжала увеличиваться, что приводила к частым ссорам. Надеясь на то, что из сына выйдет хороший танцор, мать Грейнджера пристроила его в школу танцев и драмы Этель Меглин, где обучались начинающие звезды Джуди Гарленд и Ширли Темпл.
Дебют в кино
Вскоре отец Фарли Грейнджера нашул хорошую работу в качестве клерка в Северном Голливуде, что позволило его семье выбраться из тесной квартиры и снять дом в знаменитом районе Студио-Сити, где их соседом был актур Дональд О’Коннор. На работе Грейнджер старший познакомился с комиком Гарри Лэнгдоном, который посоветовал отправить сына на прослушивание в небольшой театр, где готовилась к постановке пьеса о Второй мировой войне в Великобритании. Фарли Грейнджер впечатлил режиссёра постановки своим подражанием акценту кокни, благодаря чему получил роль. На премьере постановки присутствовал влиятельный голливудский продюсер Сэмюель Голдуин, который на следующий день связался с родителями Грейнджера и попросил привести сына к нему в офис, чтобы обсудить возможность его появления в фильме "Северная звезда" в роли русского мальчика Демьяна Симонова. На прослушивании также присутствовали сценаристка данной картины Лилиан Хеллман и режиссёр Льюис Майлстоун. Хеллман мечтала видеть в этой роль актера Монтгомери Клифта, но так как его не удалась переманить с Бродвея, роль Демьяна досталась в итоге Фарли Грейнджеру. Он подписал с Голдуином контракт на последующие семь лет сотрудничества с окладов в $100 за неделю.
Студия "RKO", на которой снимался первый фильм с участием Грейнджера, выразила обеспокоенность из-за того, что аудитория могла путать Фарли с популярным британским актером Стюартом Грейнджером. Ему были предложено на выбор псевдонимы Гордон Грегори, Грегори Гордон и Кент Кларк, но юный актер отверг все предложения, так как дорожил своим именем, доставшимся ему от отца и деда. Приход Фарли Грейнджера в большое кино студия описала в специально выпущенной брошюре, в которой рассказывалась наивная история о школьнике из Северного Голливуда, который ответив на объявление в местной газете, получил роль в кино.
Съемки фильма "Северная звезда" стали для Грейнджера успешным треннингом для развития актерской карьеры. Его коллегами по съёмочной площадки были такие голливудские звезды как Дэна Эндрюс, Тереза Райт и Уолтер Бреннан, а также ему удалось наладить хорошие отношения с режиссером Льюисом Майлстоуном и композитором Аароном Коплендом. Всё же после выхода фильма в прокат его ждал громкий провал. Этому во многом содействовал медиа-магнат Уильям Рэндольф Херст, который будучи яростным антикоммунистом, счёл картину советской и нацистской пропагандой и завалил нещадной критикой в своих газетах.
Последующая карьера
В 1960-х годах карьера Фарли Грейнджера была в основном сосредоточена в театре. В 1964 году, несмотря на предыдущие неудачи, он наконец добился успеха на Бродвее, где сыграл яркие роли в постановках "Чайка" и "Стеклянный зверинец". В то же время он познакомился с театральным постановщиком Робертом Калхуном, с которым у него начался роман. В начале 1970-х они переехали в Рим, где в последующие годы Грейнджер появился в ряде итальянских кинокартин, среди которых спагетти-вестерн "Меня зовут Троица" (1970).
В 1990-х актёр появился в ряде документальных фильмов о Голливуде, в том числе в нескольких фильмах о Хичкоке. В 1996 году он принял участие в съемках документального фильма "Целлулоидный шкаф", повествующего об изображении гомосексуализма в американским кино. Последнее его появление на экране состоялось в 2003 году в документальном фильме о золотом веке Бродвея. В 2008 году в свет вышла автобиография актёра, в которой он открыта рассказал о своей карьере и личной жизни.
В мае 2008 года от рака умер Роберт Калхун, с которым Грейнджер прожил вместе с 1963 года. Самого актера не стало 27 марта 2011 года, он скончался в Нью-Йорке в возрасте 85 лет.
За свой вклад в американское телевидение Фарли Грейнджер удостоен звезды на Голливудской аллее славы.