(現在の新宿区百人町)にて丹波家の三男として生誕。著した丹波康頼にたどり着く。成城中学から陸軍幼年学校を受験するも落第し、仙台の二高を二度受験するも不合格。無試験で入学したという。整備士官としての教育を受け、上官には川上哲治がいた(詳細は#人物を参照)。航空隊に在籍していたために特攻隊員になる可能性もあったが[4]、それにはなることなく終戦を立川で迎え、戦後の1945年大学に復学し[1]、学業の傍らGHQ通訳のアルバイトをしていた[1]、が実際には本人曰く英語は半分程度しか理解できず[5]、トイレに逃げ込み、仕事の終わる時間を待っていたという。1948年大学を卒業[1]。ダグラス・マッカーサーには二度程度エレベーターの中で遭遇したと語っている[6]。卒業後は団体(公社)職員となるも俳優を志し[1]、1950年創芸小劇場を主宰後劇団文化座に加入後、1951年春勧誘されていた新東宝に入社[1]。主演級の役でデビューする。この役は当時文化座に在籍していた山形勲にオファーがあったものだが、山形が骨折しており応じられないことを丹波が代わりに伝えに行ったところ、プロデューサーから「お前が良い。お前に決めた」と言われ決まったものであった[7]。謝罪すれば許す考えでいたが[1]、丹波は所信を曲げず、映画『双竜あばれ雲』を最後に同6月新東宝を退社[1]、フリーランスとなり、フジテレビのディレクターだった五社英雄に見いだされるとコンビを組み[1]、1960年に放送されたテレビドラマ『トップ屋』、1961年にはニュー東映で映画『霧と影』、『白昼の無頼漢』に主演した。五社とは盟友となり、1969年の映画『御用金』にも出演している。映画『豚と軍艦』(1961年)、『丹下左膳』(1963年)、『暗殺』(1964年)、1963年のテレビ時代劇『三匹の侍』などでスターとしての地位を確固たるものとし[2]、荒くれ者の漁師に扮した『ジャコ万と鉄』や、時代劇映画・ギャング映画・任侠映画など、幅広く出演。早くから海外の映画作品にも出演しており、1961年にはキャロル・ベイカー主演のアメリカ映画『太陽にかける橋(英語版)』に出演。以降はイギリス映画の『第七の暁』(1964年)、そして世界的なヒット作『007は二度死ぬ』(1967年)で国際的に認知され海外においても活躍した[2]。1968年から放映されたテレビドラマ『キイハンター』では「黒木鉄也」で主演。黒木のイメージは『007は二度死ぬ』で丹波が演じた、タイガー田中の人物像も反映させている。最盛期の『キイハンター』は視聴率30%を越える人気ドラマとなり、当初1年の予定が5年に延ばされた[9]。『キイハンター』終了後も、丹波は同時間帯でテレビドラマ『アイフル大作戦』『バーディ大作戦』『Gメン'75』と出演して、TBS系土曜21:00の顔となる。前後して1973年には映画『人間革命』で毎日映画コンクール男優演技賞受賞。1974年には映画『砂の器』の今西刑事役では、人情味のある重厚な演技が高く評価された[2]。生涯の研究分野であった「死後の世界」を描いた映画を作成・出演し[2]、300万人以上の動員を得る。1994年11月には舞台で「大霊界」を表現し、映像では得ることのできない空間を表現し話題を呼ぶ。受賞し、大河ドラマ『利家とまつ』(2002年)、『義経』(2005年)などで、渋みある演技をみせていた[2]。2005年2月から約2か月間、インフルエンザと虫垂炎のために入院し、それが原因でひどくやせ、健康が懸念されていた。2006年(平成18年)9月24日午後11時27分、肺炎のため東京都三鷹市の病院で死去。死去する前に霊界はすばらしいところなどと遺言を残した。映画・テレビドラマで何度も共演している千葉真一は「(亡くなる)1年ぐらい前に『キイハンター』をまたやりたいね、と話していた。お元気だったのに......」とTBSの電話インタビューに答え、その死を惜み哀悼の意を表した。かおるの他、2,000人のファンが参列した。棺の中には、「ハードボイルドらしく送り出したい」と喪主を務める長男の丹波義隆の意向で、『キイハンター』、『Gメン'75』で被っていた黒のショートハットを東映東京撮影所から京本政樹が運んできた。「これが似合うのはオレだけだ」と語った丹波の代名詞とも言うべきショートハットが、胸の上に置かれた。通夜の開始では『Gメン'75』のテーマ曲が、告別式では『キイハンター』のテーマ曲や丹波が愛した「赤とんぼ」などの葬送曲が流れた。鶴見辰吾らが、遺族と一緒に出棺した。義隆が「父はあの世とこの世は地続き。電車で隣町に行くようなものといってましたが、いざ、その日を迎えるとはっきり言って寂しいです」「おやじから見たらだらしない息子だと思われるかもしれないが、これから父の言う“電車の乗換駅”に父を見送りに行ってきます」と挨拶すると、弔問客からはすすり泣く声が漏れた。ありがとう!」の絶叫がこだまし、原田大二郎は目を真っ赤にして最敬礼のポーズで見送った。無宗教であり、戒名はない。墓所は多磨霊園[10]。2007年7月17日、25年間交友のあった霊能者の稲川りよ子によれば、死後の丹波から、生前の約束通り霊界通信があり、「世のため、人のために尽くし明るい笑顔で人生を頑張ったのちには、それに見合った素晴らしい世界があります」との旨のメッセージが送られて来たという[11][12]。葬儀に参列した江原啓之は、丹波の霊が棺の上に座って、参列者をニコニコしながら眺めているのが見えて、笑いを堪えるのに必死だったなどという逸話もある。