Sein Leinwanddebüt gab er mit einer Nebenrolle 1956 in Robert Wises "Die Hölle ist in mir". 1958 folgte seine erste Hauptrolle in dem Science-Fiction-Klassiker "Der Blob - Schrecken ohne Namen". Direkt anschließend übernahm er die Hauptrolle in der TV-Western-Serie "Der Kopfgeldjäger", die McQueens Popularität enorm steigerte. Seinen Durchbruch als Filmschauspieler hatte er 1960 mit dem Western "Die glorreichen Sieben". Weitere große Erfolge waren "Gesprengte Ketten"(1963), "Cincinnati Kid" (1965) und "Nevada Smith" (1966). Für seine Leistung in dem bildgewaltigen Epos "Kanonenboot am Yang-Tse-Kiang" erhielt er 1966 eine Oscar-Nominierung als bester Schauspieler. Nach "Die Thomas Crown Affaire" (1968) und Peter Yates "Bullitt" (1968) war McQueen ein Superstar.
McQueen war verheiratet und geschieden mit den beiden Schauspielerinnen Neile Adams und Ali MacGraw. Steve McQueen starb 1980 im Alter von 50 Jahren an einem Herzinfarkt, während er seine Krebs-Erkrankung bekämpfte.