Kellyho tanečný tréning začal vo veku 14 rokov, keď sa zapísal do tanečnej školy v Pittsburghu v Pensylvánii. Neskôr študoval na University of Pittsburgh a Carnegie Institute of Technology. Po ukončení štúdia pôsobil ako tanečník vo vaudeville a na Broadwayi. V roku 1938 podpísal zmluvu s Metro-Goldwyn-Mayer (MGM) a debutoval vo filme v muzikáli Rosalie (1937).
Prvý veľký filmový úspech Kelly prišiel v muzikáli For Me and My Gal (1942). V tomto filme tancoval s Judy Garland a predviedol nezabudnuteľné stepařské číslo s názvom „The Trolley Song“. Kellyho hviezdna sila ďalej stúpala vydaním Singin' in the Rain (1952), ktorý je považovaný za jeden z najväčších muzikálov všetkých čias. V tomto filme Kelly predviedla niekoľko ikonických tanečných čísel, vrátane "Singin' in the Rain", "Make 'Em Laugh" a "Good Morning".
Kelly pokračoval v tvorbe hudobných filmov počas 50. a 60. rokov 20. storočia. Medzi jeho najvýznamnejšie filmy patria Američan v Paríži (1951), The Band Wagon (1953), Brigadoon (1954) a Hello, Dolly! (1969). Okrem svojej filmovej kariéry Kelly tiež režíroval a produkoval niekoľko televíznych relácií vrátane The Gene Kelly Show (1957-1958) a Going My Way (1962-1963).
Gene Kelly bol jedným z najvplyvnejších tanečníkov 20. storočia. Dopomohol k popularizácii stepu a stal sa neoddeliteľnou súčasťou hudobných filmov. Bol tiež vynikajúcim hercom, spevákom a režisérom. Odkaz Gene Kellyho naďalej inšpiruje tanečníkov a filmárov po celom svete.