Faye Dunaways foreldre var Grace April (født Smith 1922–2004), husmor, og John MacDowell Dunaway jr. (1920–1984). Han var yrkesmilitær og familien flyttet idelig rundt omkring, også i Europa. I en tid bodde hun i Mannheim i Vest-Tyskland. Etter eksamen ved University of Florida flyttet hun til New York City.
Skuespillerinne
I New York kom hun i 1962 med i Lincoln Center Rep. Company og hadde en del småroller, off-Broadway.
Dunaway gjorde sin filmdebut i 1967 i The Happening. Hennes store gjennombrudd kom samme år i Bonnie og Clyde der hun spiller en av tittelrollene mot Warren Beatty. Som en sval og grønnøyd blond skjønnhet kom hun under 1970-tallet til å bli en av de mest etterspurte skuespillerinnene i både i Hollywood og i internajonale filmer.
I 1981 spilte hun Joan Crawford i filmen Kjæreste mamma, basert på Christina Crawfords bok. Filmen fikk ujevne anmeldelser og Dunaway mottok en Razzie Award for dårligste kvinnelige hovedrolle, en pris hun delue med Bo Derek for hennes innsats i en Tarzanfilm. Ifølge Faye Dunaway ødela den filmen hennes karriere. De seriøse hovedrollene ble færre, og hun medvirket i filmer som Supergirl fra 1984.
Dunaway har vært gift to ganger, og fikk sitt første og eneste barn, sønnen Liam, da hun var 38 år gammel. Hun har også hatt en del meget omskrevne kjærlighetsaffærer, blant annet med Marcello Mastroianni, som hun traffe under innspillingen av Amanti (1968).