Stanton, Kentucky, West Irvine'de aşçı Ersel (Moberly) ile berber ve tütün çiftçisi Sheridan Harry Stanton'ın oğlu olarak dünyaya geldi. Lexington, Kentucky'de yaşadı ve Lafayette Senior Lisesi'nden 1944 yılında mezun oldu. İkinci Dünya Savaşı sırasında ABD Donanması'nda aşçı olarak görev yapmış ve Okinawa Savaşı sırasında bir LST'de bulunmuştur. Daha sonra Kentucky Üniversitesi'ne dönerek "Pygmalion" oyununda rol aldı ve Kaliforniya'ya giderek prestijli Pasadena Playhouse'da sanatını geliştirdi. Stanton daha sonra bir erkek korosuyla Amerika Birleşik Devletleri'nde turneye çıktı, çocuk tiyatrosunda çalıştı ve ardından Kaliforniya'ya geri döndü. 1957 yapımı Tomahawk Trail filmiyle beyazperdedeki ilk rolünü aldı, ancak kısa sürede fark edildi ve 1950'lerin sonu ile 1960'ların başında kovboy ve asker rollerinde düzenli olarak yer aldı. Yıldızı yükselmeye devam etti ve Parmaklıklar Arkasında (1967), Çılgın Savaşçılar (1970), Dillinger - Gangsterler Kralı (1973), Baba 2 (1974) ve Yaratık (1979) gibi rahat tarzını sergileyebileceği daha iyi roller aldı. Stanton bu sıralarda yönetmen Wim Wenders'in dikkatini çekti ve onu en iyi rolü olan hareketli Paris, Texas (1984) filmindeki Travis rolünde oynattı. Daha sonra bağımsız yönetmen Alex Cox, Stanton'a ilginç kült film Zorlu Yarış'ta (1984) onu ön plana çıkaran bir rol verdi.Stanton artık çok talep görüyordu ve benzersiz görünümü ona ana akım Pembeli Güzel'de (1986) bir banliyö babasından Vahşi Duygular'da (1990) yumuşak kalpli ama talihsiz bir özel dedektife ve New York'tan Kaçış'ta (1981) çılgın ama kurnaz bir bilim adamına kadar her rolde yer almasını sağladı. Film performanslarının yanı sıra, aynı zamanda başarılı bir müzisyendi ve "The Harry Dean Stanton Band" ile mariachi müziğine getirdikleri benzersiz yorumla on yılı aşkın bir süre birlikte çaldılar. Uluslararası turnelere çıktılar. Sinema ve müziğin kült figürlerinden biri haline geldi ve Debbie Harry 1990'lardaki hit şarkısı "I Want That Man"'de "Harry Dean ile dans etmek istiyorum..." sözlerini söylerken ondan bahsediyordu. Stanton beyazperdede sürekli olarak aktif kaldı ve son olarak Vegas'ta Korku ve Nefret (1998), Yeşil Yol (1999) ve Erkeğin gözyaşları (2000) gibi filmlerde rol aldı.