Stacy Keach studerade vid Yale Drama School 1963-1964 och vid Royal Academy of Dramatic Art i London 1964-1965. Keach gjorde sin filmdebut 1968 i Hjärtat jagar allena och Broadwaydebut 1969 i Indians.
Han har i flera filmer gestaltat socialt utslagna människor, som till exempel boxaren i Fat City - chansernas stad. För svensk TV-publik mest känd för sin roll som privatdeckaren Mike Hammer i TV-serien med samma namn. Han har även spelat fängelsechef i Prison Break.
Han var mellan 1981 och 1986 gift med Jill Donohue, dotter till den norsk-svenska sångerskan och skådespelerskan Tutta Rolf. Sedan 1986 är han gift med den polskfödda fotomodellen Malgosia Tomassi och paret har två barn.
Stacy Keach föddes med läppspalt och är engagerad i Cleft Palate Foundation.