Настоящее имя - Вудроу Трэйси Харрельсон.
Вуди был средним сыном в семье. Вырос в городе Лебанон, штат Огайо.
Когда ему исполнилось 7 лет, отца посадили в тюрьму за убийство (спустя 10 лет он застрелил судью и получил пожизненное заключение).
Уже в школе у Харрелсона проявились актерские способности - он любил подражать знаменитостям вроде Элвиса Пресли.
Учился театральному мастерству в Hanover College, Индиана.
Его карьера началась в New York theatre, где он выступал в качестве дублера в пьесе Нэйла Симона "Билокси блюз". Тогда же Харрельсон появился под именем Вуди в телевизионном сериале "Cheers" (1982).
Однако актера не устраивало его рабочее расписание, и он ушел из сериала.
Его кинодебют состоялся в картине Майкла Ритчи "Дикие коты" (1986) с Голди Хоун. Следующая картина, "Cool blue", была снята для видео.
Далее он появился как "камео" в двух фильмах.
В то же время активно работал в театре в Лос-Анджелесе - спектаклях "История зоопарка", "2 на 2" о драме баскетболиста и "Бруклинская прачечная" с Гленн Клоуз и Лорой Дерн.
В 1991 году Харрельсон получил первую большую роль в кино в фильме "Доктор Голливуд". Его дуэт с Уэсли Снайпсом в ленте "Белые не умеют прыгать" оказался очень успешным.
Один за другим последовали хиты: "Непристойное предложение" Эдриана Лайна (1993) и "Прирожденные убийцы" Оливера Стоуна (1994).
В "Непристойном предложении" Харрельсон сыграл слабохарактерного мужа, готового уступить миллионеру (Роберт Редфорд) свою сексапильную жену (Дэми Мур) за 1 млн. долларов.
Грандиозный успех скандального триллера "Прирожденные убийцы" о насилии в обществе масс-медиа повлиял на репутацию актёра: сценарист Джон Гришем отказался взять его на главную роль в фильме "Время убивать", мотивируя это тем, что его герой - не убийца-психопат.
Во второй половине 90-х работал с лучшими европейскими и американскими режиссерами.
В драме Майкла Чимино "Ловец солнца" Харрельсон сыграл врача - его берет в заложники сбежавший из тюрьмы молодой индеец.
В картине Милоша Формана "Народ против Ларри Флинта" воплотил образ знаменитого деятеля порнобизнеса, владельца журнала "Хастлер" Ларри Флинта (его партнёршей стала Кортни Лав).
Исполнил главную роль в триллере Фолькера Шлендорфа "Палметто" (в паре с Элизабет Шу).
Сыграл у легендарного Теренса Малика в "Тонкой красной линии", где появились практически все голливудские звёзды.
В "Стране холмов и долин" Стивена Фрирза предстал в своём классическом амплуа - обаятельного одиночки.
В июне 1983 года Вуди Харрельсон был арестован в Коламбусе, штат Огайа, за танцы на улице с дорожным движением - Харрельсон выпрыгнул из полицейского фургона и, смеясь, повалил одного из полицейских на землю.
В настоящий момент Вуди Харрельсон живет со своей бывшей ассистенткой Лаурой Луи и дочерью Дени. Поддерживает общество, защищающее права животных. Инвестор компании по производству одежды и продуктов из конопли. Единственная его слабость - страсть к коллекционным винам.