Rođen je kao Anthony Minnelli u Delawareu,Ohio, kao najmlađe preživjelo dijete Mine LaLouette Le Beau i Vincenta Charlesa Minnellija. Njegov otac bio je dirigent u kazalištuMinnelli Brother's Tent Theater. Minnellijeva majka, rođena uChicagu, bila je francusko-kanadskog podrijetla, dok su mu bake i djedovi bili saSicilije i izŠkotske.
Kako je počeo u kazalištu, Minnelli je bio poznat kao autor koji je uvijek prenosio svoje kazališno iskustvo na svoje filmove. Prvi film koji je režirao,Cabin in the Sky (1943.), bio je vidljivo pod utjecajem kazališta. Ubrzo nakon toga je režiraoMeet Me in St. Louis (1944.), na čijem se snimanju sprijateljio sJudy Garland, iako je vjerojatnije da su se upoznali1938. kad je Minnelli dizajnirao scenografiju zaČarobnjaka iz Oza. Zaručili su se te vjenčali sljedeće godine. Njihovo jedino dijete,Liza Minnelli, postala je pjevačica i glumica, dobitnicaOscara.
Iako naširoko poznat po režiji mjuzikala, kao što suAmerikanac u Parizu (1951.),Brigadoon (1954.),Kismet (1955.) iGigi (1958.), snimao je i komedije i melodrame kao što suGospođa Bovary (1949.),Mladenkin otac (1950.),Designing Woman (1957.) iThe Courtship of Eddie's Father (1963.). Njegov zadnji film bio jeA Matter of Time (1976.). Nominiran je zaOscara za režiju mjuziklaAmerikanac u Parizu (1951.), a kasnije ga je i osvojio zaGigi (1958.).
Njegova reputacija u Americi je dosta nepostojana, neki mu se dive, dok mu neki prigovaraju, kao Andrew Sarris, da "više vjeruje u ljepotu nego u umjetnost". Međutim, Minnellijevi filmovi se danas smatraju kao jedni od najboljih u dvadesetom stoljeću i kao dio velike ere MGM-ovih mjuzikala.
Umro je s 83 godine od Alzheimerove bolesti, a pokopan je u Glendaleu,Kalifornija.