Denzel Hayes Washington, Jr. s-a născut la 28 decembrie 1954 în Mount Vernon, New York. Este mijlociu dintre cei trei copii ai unei mame esteticiene, Lennis, din Georgia, și ai unui tată pastor penticostal, Denzel Washington Sr., din Virginia. După absolvirea liceului, Denzel s-a înscris la Universitatea Fordham, cu intenția de a urma o carieră în jurnalism. Cu toate acestea, a prins microbul actoriei în timp ce apărea în producții dramatice studențești și, după absolvire, s-a mutat la San Francisco și s-a înscris la American Conservatory Theater. A părăsit A.C.T. după numai un an pentru a căuta de lucru ca actor. Primul său rol de actor plătit a fost într-o producție teatrală de vară din St. Mary's City, Maryland. Mary's Mary's Mary's Mary's. Piesa a fost "Wings of the Morning", care se referă la fondarea coloniei Maryland (în prezent statul Maryland) și la primele zile ale adunării coloniale din Maryland (un organism legislativ). El a jucat rolul unui personaj istoric real, Mathias Da Sousa, deși o mare parte din dialoguri au fost create. Ulterior, a început să urmărească cu adevărat roluri pe ecran. Cu versatilitatea sa actoricească și prezența sa puternică, nu i-a fost greu să găsească de lucru în numeroase producții de televiziune.
Prima sa apariție pe marele ecran a fost în Copie la indigo (1981), cu George Segal. De-a lungul anilor 1980, a lucrat atât în filme, cât și la televiziune și a fost ales pentru rolul de plumbișor al doctorului Philip Chandler în serialul medical de succes al NBC St. Elsewhere (1982), rol pe care avea să îl joace timp de șase ani. În 1989, cariera sa cinematografică a început să primeze, când a câștigat premiul Oscar pentru cel mai bun actor în rol secundar pentru interpretarea lui Tripp, sclavul fugar din puternica capodoperă istorică Glorie (1989) a lui Edward Zwick.
Începând cu anii '90, Washington a primit numeroase aprecieri din partea criticilor pentru activitatea sa cinematografică, printre care se numără portretizarea unor personalități reale, precum activistul sud-african anti-apartheid Steve Biko în Cry Freedom (1987), ministrul musulman și activistul pentru drepturile omului Malcolm X în Malcolm X (1992), boxerul Rubin "Hurricane" Carter în Carter, zis 'Uraganul' (1999), antrenorul de fotbal Herman Boone în Titanii (2000), poetul și educatorul Melvin B. Tolson în La început a fost cuvântul (2007), și regele drogurilor Frank Lucas în Gangster American (2007). Malcolm X și The Hurricane i-au adus nominalizări la premiile Oscar pentru cel mai bun actor, înainte de a câștiga în sfârșit această statuetă în 2002 pentru rolul principal din Zi de instrucție (2001).
De-a lungul anilor 1990, Denzel a mai jucat în producții cu buget mare precum Dosarul Pelican (1993), Philadelphia (1993), Valul ucigaș (1995), Dragoste de înger (1996) și Curaj în linia întâi (1996), rol pentru care a fost plătit cu 10 milioane de dolari. A continuat să își definească personajul de pe ecran ca erou dur și fără menajamente de-a lungul anilor 2000 în filme precum Contratimp (2003), Om în flăcări (2004), Omul din interior (2006) și S-a furat un tren 1 2 3 (2009). Cerebral și meticulos în activitatea sa cinematografică, a debutat ca regizor cu Antwone Fisher (2002); a mai regizat La început a fost cuvântul (2007) și Garduri (2016).
În 2010, Washington a fost capul de afiș al filmului Cartea lui Eli (2010), o dramă post-apocaliptică. Mai târziu, în același an, a jucat rolul unui inginer feroviar veteran în filmul de acțiune De neoprit (2010), despre un tren de marfă fără personal, lung de jumătate de kilometru, care a luat-o razna și care transporta o încărcătură periculoasă. Filmul a fost a cincea și ultima sa colaborare cu regizorul Tony Scott, după Valul ucigaș (1995), Om în flăcări (2004), Déjà Vu (2006) și The Taking of Pelham 1 2 3. De asemenea, a fost actor în filmele produse de Jerry Bruckheimer și a fost un colaborator frecvent al regizorului Spike Lee.
În 2012, Washington a jucat în filmul Zborul (2012), pentru care a fost nominalizat la Premiul Oscar pentru cel mai bun actor. El a jucat alături de Ryan Reynolds în Casa conspirativă (2012), și s-a pregătit pentru rolul său supunându-se unei sesiuni de tortură care a inclus spălarea cu apă. În 2013, Washington a jucat în 2 pistoale (2013), alături de Mark Wahlberg. În 2014, a jucat în The Equalizer (2014), un film thriller de acțiune regizat de Antoine Fuqua și scris de Richard Wenk, bazat pe serialul de televiziune cu același nume cu Edward Woodward. În această perioadă, și-a asumat și rolul de producător pentru unele dintre filmele sale, printre care The Book of Eli și Safe House.
În 2016, a fost selectat ca laureat al Premiului Cecil B. DeMille pentru întreaga carieră în cadrul celei de-a 73-a ediții a Premiilor Globul de Aur. Locuiește în Los Angeles, California, împreună cu soția sa, Pauletta Washington, și cei patru copii ai lor.