Дуглас Элтон Ульман (англ. Douglas Elton Ulman, по другим источникам — Джулиус Ульман (англ. Julius Ulman)) родился 23 мая 1883 года в Денвере, штат Колорадо, в еврейской семье успешного бизнесмена и адвоката. С детства занимался верховой ездой, фехтованием, лёгкой атлетикой, увлекался театром. После окончания школы поступил в Гарвардский университет, однако вскоре объявил отцу, что собирается стать актёром, был лишён финансовой поддержки и на собственные сбережения отправился в Европу. Работал землекопом на строительстве парижского метро, затем грузчиком в лондонском порту, затем нанялся матросом на грузовое судно и в 1900 году вернулся на нём в Америку, где некоторое время работал продавцом в скобяной лавке и служащим в компании на Уолл-Стрит, одновременно пытаясь устроиться в театр.

В 1902 году успешно дебютировал как театральный актёр на Бродвее, приняв псевдоним «Дуглас Фэрбенкс». В 1907 году женился на наследнице крупного бизнеса Анне Бет Салли (Anna Beth Sully) и оставил сцену. В 1909 году у них родился сын Дуглас Фэрбенкс-младший. В том же году компания, которой владела его жена, обанкротилась, и Фэрбенкс вернулся к актёрской работе и к 1912 году добился довольно значительной известности. В 1915 году он был, среди других театральных актёров, приглашён сниматься в фильмах студии Triangle Pictures.

Первым фильмом Фэрбенкса был «Ягнёнок» (The Lamb, 1915) режиссёра Уильяма Кристи Кабанна по сценарию Д. У. Гриффита, в котором актёр сыграл главную роль. Фильм был тепло принят зрителями и в последующих фильмах за Фэрбенксом закрепилось амплуа героя романтических комедий. Специально «под Фэрбенкса» была создана целая серия фильмов режиссёра Джона Эмерсона по сценариям Аниты Лус, в которых обаяние Фэрбенкса удачно сочеталось с его ироничным отношением к его персонажам. Одним из самых известных фильмов этого периода стал «Американец» (The Americano, 1916), в котором Фэрбенкс, по выражению Жоржа Садуля, «с присущим ему благодушием подавляет вооруженное восстание в Южной Америке».

В феврале 1917 года Дуглас Фэрбенкс покидает Triangle и основывает собственную компанию Douglas Fairbanks Film Corporation под эгидой Paramount Pictures.

В 1919 году он разводится с женой и вскоре женится на актрисе Мэри Пикфорд. В том же году, пытаясь выйти из-под контроля крупных голливудских студий, Фэрбенкс, Пикфорд, Чаплин и Гриффит основывают компанию United Artists, что даёт им помимо творческой свободы возможность самим заниматься распространением своих фильмов. Кроме того, в 1921 году они помогают организовать фонд Motion Picture Fund (существующий и поныне), задачей которого была помощь нуждающимся кинематографистам.

В 1920 году Фэрбенкс выпускает один из самых своих знаменитых фильмов «Знак Зорро» (англ. The Mark of Zorro), успех которого делает актёра ещё более популярным и открывает дорогу для целой серии фильмов плаща и шпаги — «Три мушкетёра» (The Three Musketeers, 1921), «Робин Гуд» (Robin Hood, 1922), «Багдадский вор» (The Thief of Bagdad, 1924), «Чёрный пират» (The Black Pirate, 1926) и других.

Фэрбенкс и Пикфорд были первыми деятелями киноискусства, которые оставили отпечатки своих ладоней в мокром цементе на Аллее Славы в Голливуде во время церемонии открытия киноцентра Граумана 30 апреля 1927 года. В том же году Фэрбенкс становится первым президентом Американской академии киноискусства и проводит первую церемонию вручения премий Киноакадемии.

Группа крупнейших американских киноактеров, возглавляемая Д.Фэрбенксом, активно финансировала общество «Техниколор» — их опыты в области получения цветного кино.

Последним немым фильмом с участием Фэрбенкса стала «Железная маска» (The Iron Mask, 1929), после которой они вместе с Пикфорд снялись в фильме «Укрощение строптивой» (The Taming of the Shrew, 1929). Фильм, однако, не имел ожидавшегося успеха, и Фэрбенкс начал постепенно отходить от дел. Последним фильмом с его участием стала «Личная жизнь Дон Жуана» (The Private Life of Don Juan, 1934).

В 1933 году у Фэрбенкса завязывается роман с Сильвией Эшли. В 1936 году он разводится с Мэри Пикфорд и женится на Эшли, с которой уединённо поселяется в Санта-Монике.

Дуглас Фэрбенкс умер 12 декабря 1939 года от сердечного приступа.