Az Indiana állambeli Lafayette-ben született orosz-zsidó bevándorlók gyermekeként. New Yorkban tanult színészmesterséget, 1958-ban már maga is tanított, és kisebb szerepeket kapott a Broadwayn és televíziós darabokban. Burt Lancaster ajánlásával 1963-ban az olasz rendező, Luchino Visconti A párduc című filmjének szinkronrendezője lett, két évvel később Emmy-díjat kapott A játék című tévéfilmjéért. A televízió számára több epizódot rendezett az Alfred Hitchcock válogatta rövid krimikből.
Az ismertséget és elismerést a Tennessee Williams darabja alapján készült Ez a ház eladó című filmje hozta meg számára, amelyhez forgatókönyvírónak Francis Ford Coppolát, főszereplőnek pedig Robert Redfordot nyerte meg – ezzel kezdődött a rendező és a színész négy évtizeden át tartó, hét kasszasikert eredményező baráti és munkakapcsolata. Pollack néhány western után, 1969-ben forgatta A lovakat lelövik, ugye? című drámát. A nagy gazdasági világválság idején, egy maratoni táncversenyen játszódó alkotást kilenc kategóriában jelölték Oscar-díjra, köztük Pollackot a rendezésért, de csak a legjobb férfi mellékszereplő, Gig Young vehette át az aranyszobrocskát. A női főszereplő, Jane Fonda is rászolgált volna a díjra, de a szóbeszéd szerint a vietnámi háború elleni fellépése miatt nem nyerhetett.
A Robert Redford főszereplésével készült, a cannes-i filmfesztiválon Arany Pálmára jelölt Jeremiah Johnson című westernt az Ilyenek voltunk című romantikus dráma követte, amely több mint két évtizeden keresztül kíséri végig a sem egymással, sem egymás nélkül élni nem tudó, Redford és Barbra Streisand alakította pár életét, miközben bemutatja Amerika második világháború utáni évtizedeit is. Az 1975-ben forgatott, minden idők egyik legjobb kém-thrillerének tartott A keselyű három napja főszereplője egy CIA-ügynök, aki véletlenül életben marad egy „Cégen” belüli leszámolás után, és menekülés közben próbál leleplezni egy összeesküvést. Ezt követte A Las Vegas-i lovas című, nem túl sikeres romantikus western-vígjáték, majd A szenzáció áldozata című romantikus dráma.
Pollack 1982-ban hatalmas sikert aratott az Aranyoskám című vígjátékkal, amelynek „női” főszerepét Dustin Hoffman alakította. Bár rendezői Oscarra jelölték, a hőn áhított díjat csak a három évvel később forgatott Távol Afrikától című alkotásért kapta meg. A dán Karen Blixen írónő önéletrajzi regénye alapján készült, Kenyában játszódó romantikus történet főbb szerepeit Meryl Streep, Redford és Klaus Maria Brandauer alakították. A látványos filmet 11 kategóriában jelölték a legrangosabb amerikai filmdíjra, ezek közül hetet el is vitt: többek közt Pollack a legjobb rendező lett, emellett producerként a legjobb film kategóriában is átvehette az aranyszobrocskát.
Következő filmje, az 1990-es Havanna csúfos bukást hozott, hiába nyerte meg hozzá a még mindig vonzó Redfordot. A romantikus szerelmi történetet, hátterében a kubai válsággal, a kritika gyenge „Casablanca-utánzatnak” minősítette, ami annál fájdalmasabb lehetett Pollack számára, mert egyik kedvenc filmje éppen a Casablanca volt. Sikeresebb volt A Cég, amelyben a sármos Tom Cruise ügyvédként a maffiával szállt szembe. 1995-ben újraforgatta Billy Wilder romantikus filmjét, a Sabrinát. A kritika a címszereplő Julia Ormondot azzal az oldalvágással intézte el, hogy „nem egy Audrey Hepburn”, és Harrison Fordot sem nevezték Humphrey Bogart méltó utódjának. 2004-ben Pollack volt az első, aki játékfilmet forgathatott a New York-i ENSZ-palotában, A tolmács című politikai thriller főszereplője Nicole Kidman és Sean Penn volt. 2007-ben még hozzákezdett az Újraszámlálás című tv-filmhez, amelyben a 2000-es amerikai elnökválasztás körüli bonyodalmakat akarta feldolgozni, de a munkát betegsége miatt félbe kellett szakítania – a Jay Roach rendezte politikai dráma végül Emmy-díjat nyert.
A producerként is sikeres Pollacknak a brit Anthony Minghella rendezővel közösen alapított cége több mint negyven film elkészülte körül bábáskodott. Ezek között olyan sikeres alkotások voltak, mint az Értelem és érzelem, az Azok a csodálatos Baker-fiúk, az Ártatlanságra ítélve, az Iris, A tehetséges Mr. Ripley, A csendes amerikai, a Hideghegy, a Michael Clayton vagy A felolvasó.
Pollack a színészettel sem szakított: több mint harminc filmben szerepelt, köztük volt az Aranyoskám, A játékos, a Jól áll neki a halál, a Tágra zárt szemek, a Férjek és feleségek, az Ütközéspont, a Michael Clayton, és feltűnt a nagysikerű Maffiózók című sorozatban is. Utolsó munkája is színészi feladat volt, A boldogító talán című vígjátékban. Ő maga azt állította: csak azért vállalt filmszerepeket, hogy „kikémlelje más rendezők módszereit”.
A kritika szerint sokszor a giccs határát súroló, sőt néha azt át is lépő filmjei csaknem ötven Oscar-jelölést kaptak, őt tartják az utolsó romantikus hollywoodi rendezőnek. Magánélete is üdítő ritkaságnak számított: 1958-ban nősült meg és feleségével haláláig együtt élt. Kiváló jazz-zongorista is volt. Az Aranyoskám című vígjátékát felvették az amerikai kongresszusi könyvtár által létrehozott filmregiszterbe, így az amerikai filmörökség részeként tartják számon, ő maga életművéért 2003-ban Hollywood Filmdíjat (Hollywood Film Awards) vehetett át.
Sydney Pollack 2008. május 26-án halt meg rákbetegség következtében. Az amerikai filmrendezők szervezete „a legalapvetőbb színész-rendezőnek” nevezte, „aki hagyta, hogy a párbeszédek és a jelenetek érzelmei önmagukért beszéljenek”.
