Carlos Ray Norris az oklahomai Ryanben született, apja cseroki indián, anyja ír származású volt. Wieland nevű öccse fiatalon halt meg a vietnami háborúban, másik öccse, Arron pedig kaszkadőr és rendező lett. A család nehéz körülmények között élt, veterán katona apja alkoholizmusa rányomta bélyegét Norris gyerekkorára. A szülők válása után testvéreivel Texasba költözött, az iskolában nem teljesített kiemelkedően, inkább a sportban keresett kihívást.
A középiskola befejezése után 1958-ban katonai rendészként csatlakozott az amerikai légierőhöz, s hamarosan Dél-Koreába, az Osan légibázisra vezényelték.
Hazatérése után is folytatta edzéseit, számos harcművészeti stílust kipróbált, és egyebek között fekete övet szerzett tangszudóban, tekvondóban és a jiu-jitsuban. Versenyezni kezdett, 1968-ban profi középsúlyú karate-világbajnok lett, címét hat éven át, a küzdősporttól való visszavonulásáig évről évre megvédte. A hatvanas években karateiskolát nyitott Los Angeles környékén, olyan hírességek jártak hozzá harcművészetet tanulni, mint Chad McQueen, Bob Barker, Priscilla Presley, Donny Osmond és Marie Osmond.
Barátja, Bruce Lee és egyik tanítványa, Steve McQueen révén jutott el Hollywoodba, ahol színészi karrierje egy nyúlfarknyi szereppel kezdődött az 1968-as Bontóbrigád című filmben, négy évvel később már Bruce Lee ellenfelét játszotta A sárkány útjában.
Steve McQueen unszolására részt vett az MGM Stúdió színésztanfolyamán, majd 1977-ben főszerepet játszott az Országúti bunyós című akciófilmben, bár első jelentősebb főszerepének a következő évben bemutatott A jó fiúk feketében járnak című alkotást tartja.
Neve hamar összeforrt az akciófilmek világával, és több szempontból is a harcművészeti filmek egyik úttörőjévé vált. Ebben az időszakban több önálló produkcióban is szerepelt, köztük a Magányos farkas, az Ütközetben eltűnt, a Tomboló terror, az Októberi küzdelem és a Delta Force. Filmjei az 1990-es évekre együttesen több mint 500 millió dollárt hoztak világszerte, a színészt ekkoriban már „szőke Bruce Lee”-ként emlegették.
Tucatnyi sorozatfőszerepet is visszautasított, mielőtt 1993-ban elvállalta a Magányos farkas (1983) című film ihlette Walker, a texasi kopó címszerepét, sőt a főcímdalt is ő maga énekelte fel. Bár a CBS-en futó sorozatot kritikusai sokszor túl erőszakosnak találták, hamar a csatorna legnézettebb műsorává nőtte ki magát. Norris több mint nyolc évig alakította az „ősamerikai” texas rangert, aki a törvényt és a rendet védi, legtöbbször pörölyként lecsapó ökleivel és szépen kivitelezett harcművészeti mozdulatokkal – sokszor a védjegyeként emlegetett félköríves fejrúgással. 2005-ben film is született mintegy folytatásként Walker, a texasi kopó – Újra akcióban címmel, 2021-ben pedig felélesztették a szériát Jared Padalecki főszereplésével, amely 2024-ig futott.
A kétezres években olyan filmekben tűnt fel, mint Az elnök zsoldosa és annak folytatása, a Karátos védelem és a Kidobós: Sok flúg disznót győz című vígjáték, amelyben saját magát alakította. 2012-ben ő is szerepet kapott többek között Sylvester Stallone, Arnold Schwarzenegger, Bruce Willis mellett a The Expendables – A feláldozhatók 2. című akciófilmben. Teljes értékű filmszerepet 2023-ban vállalt újra, az Egyesült Államokban tavaly bemutatott Agent Recon akciójeleneteit fia, Dakota Alan Norris koreografálta.
Norris keménysége és harcművészeti tehetsége már a filmjei idején közismert volt, de az internetnek köszönhetően teljesen új szintre emelkedett. Az internetes kultúra részeként az úgynevezett Chuck Norris-viccek a 2000-es évek elején kezdtek el terjedni, és hamarosan meghódították az online világot. A mémek lényege Norris hihetetlen erejének és keménységének eltúlzása, humoros, gyakran abszurd formában (Chuck Norris elszámolt a végtelenig. Kétszer; Chuck Norris pulzusát Richter-skálán mérik; Chuck Norris gyorsabban áll, mint ahogy bárki más fut).
Több jótékonysági szervezetet alapított, amely elsősorban a gyermekek védelméért és támogatásáért, valamint a veteránok ügyéért áll ki. Számos kitüntetés birtokosa, 1989-ben csillagot kapott a hollywoodi Hírességek sétányán, az amerikai légierő 2001-ben az Év Veteránja díjjal tüntette ki, 2007-ben tiszteletbeli tengerészgyalogossá avatták, 2010-ben tiszteletbeli texasi ranger címet kapott.
Érdekesség, hogy 2018-ban a Baptista Szeretetszolgálat meghívására (maga is baptista), egy jótékonysági akció megnyitójára Magyarországra is ellátogatott, majd 2021-ben és 2024-ben csatlakozott a közmédia Jónak lenni jó! karitatív akciójához.
