В детстве вместе с сестрой Ширли МакЛейн снимался в любительских фильмах, с 1959 г. - на телевидении.
По иронии, первый же кинокадр, запечатлевший Битти ("Великолепие в траве" Элиа Казана, 1961) - страстный поцелуй в роскошной машине на берегу водопада - по сути, предсказал тот факт, что Битти в будущем никуда не деться от своей внешности рокового соблазнителя, а тема фильма задала направление многих будущих сюжетов, которые вращаются исключительно вокруг его сексуальности. В фильме Казана он сыграл старшеклассника, послушного сына и капитана футбольной команды, одолеваемого, с одной стороны, зовом плоти, а с другой - общественными условностями, родительской волей и собственными представлениями о нравственности, чем в совокупности доводит до истерических припадков и попыток самоубийства героиню Натали Вуд. В 1967 г. Уоррен снялся в своей самой знаменитой роли в картине Артура Пенна "Бонни и Клайд", на которой выступил также продюсером. Фильм о парочке влюбленных грабителей, избравших насилие выражением своего инфантильного протеста против лицемерия общества, положил начало моде на ретро. В 1971 г. вышел фильм "МакКейб и миссис Миллер" известного антимифотворца Роберта Олтмена, где Битти досталась ироничная роль трусливого покорителя золотоносных приисков, по ошибке принятого за крутого бандита.
В 1975 году он дебютировал как сценарист в комедии Хэла Эшби "Шампунь" и вместе с Джеком Николсоном сыграл характерную роль в ретро-безделушке Майка Николса "Состояние". Затем последовал еще один дебют Битти - теперь уже в качестве режиссера фантастической комедии "Небеса могут подождать" (1978), поставленной им вместе с Баком Хенри. Это римейк картины 1941 г. "Вот идет мистер Джордан", веселенькой комедии о переселении душ. А в 1981 г. Уоррен Битти удивил поклонников своего имиджа грандиозным эпосом "Красные" о русской революции, где сыграл автора "Десяти дней, которые потрясли мир" - американского журналиста Джона Рида. По воспроизведению атмосферы и исторических деталей эта лента стала одной из самых достоверных иностранных картин о нашей истории.
Следующим режиссерским опытом стала провальная приключенческая комедия с Дастином Хоффманом и Изабель Аджани "Иштар", датированная 1987 г. Более удачным оказался проект 1990 г. - по мнению ряда фэнов,гениальная картина "Дик Трейси", стилизация под комиксы на гангстерскую тему. Экранизируя приключения бумажных героев и используя при этом, как обычно, таланты своих именитых сотрудников по съемочной группе, Битти "нарисовал" на лицах актеров гротескные физиономии комикс-персонажей и раскрасил ядовитыми красками всю "картинку" (спасибо великому оператору Витторио Стораро).
Не слишком большим успехом пользовалась гангстерская драма Барри Левинсона о легендарном устроителе Лас-Вегаса "Багси" (1991) с Аннет Бенинг и Харви Кейтелем и "Любовная история" Гленна Гордона Кэрона, римейк картины 50-х гг., где Битти вновь сыграл с женой Бенинг. В 1998 г. вышел "Булворт" - четвертый режиссерский фильм Битти, сатирическое изложение собственных политических взглядов Битти, изображающего политика, переквалифицировавшегося в режущего правду-матку рэпера.
Несмотря на незначительное по сравнению с другими знаменитыми актерами количество фильмов, Уоррен Битти - один из самых талантливых и профессиональных исполнителей в Голливуде: каждый свой проект, не только режиссерский, но и актерский, он разрабатывает по несколько лет и выдает в результате зачастую безусловные шедевры. За фильм "Красные" он заработал так называемую "мантию Орсона Уэллса": четыре номинации на "Оскара" - за лучший сценарий, лучший фильм, лучшую режиссуру и актерскую работу (получил, как и Уэллс, только одну статуэтку - за режиссуру). В 90-е гг. он остепенился и в личной жизни, обретя счастье в лице актрисы Аннетт Бенинг и четверых детей.