5 Haziran 1954 günü sigortacı Tahsin Bey ile ev hanımı Bedriye Hanım'ın üç çocuğundan ortancası olarak dünyaya geldi. Lise son sınıfta okulunun tiyatro koluna girdi ve Demokrat İzmir Gazetesi'nin açtığı liselerarası tiyatro yarışmasında ilk ödülünü aldı. Jürideki tiyatro müdürü Ragıp Haykır'ın davetiyle İzmir Devlet Tiyatrosu'nda konuk oyuncu olarak çalıştı. 1971 yılında Ankara Devlet Konservatuvarı Tiyatro Bölümü'ne girdi.

Devlet Konservatuvarı'ndaki eğitimini bitirdikten sonra Devlet Tiyatrosunda çalıştı. 1977'de İngiltere'ye Londra Müzik ve Drama Sanatları Akademisi'nde (LAMDA) bünyesinde eğitimini sürdürdü. 1980 - 1993 yılları arasında İngiltere'de TV dizilerinde ve tiyatrolarda oyuncu olarak görev yaptı. "Eastenders" dizisinde 250 bölüm canlandırdığı Kıbrıslı Mehmet Osman rolüyle ün kazandı.

1987 yılında ilk defa Gecenin Öteki Yüzü adlı film çekimi için ilk defa İstanbul'a geldi ve bu filmin setinde 1992 'de evleneceği okul arkadaşı Zuhal Olcay ile tanıştı. Hayatını bir süre İstanbul-Londra arasında sürdürdü. 1992'de evlendikten sonra çift, Hollywood'da "Indiana Jones" dizisinde, Türkiye'de de Yavuz Özkan'ın "İki Kadın" filminde birlikte rol aldı. Çeşitli televizyon programları sayesinde ünlendi. 1996'da Tomris Giritlioğlu'nun 80. Adım filminde, ardından "İstanbul Kanatlarımın Altında", "Usta Beni Öldürsene", "Masumiyet" gibi ödüllü filmlerde rol aldı.

Oyunculuğunu tiyatro sahnesinde sürdürmek isteyen Haluk Bilginer, 1990 yılında İsmet Levendoğlu ve Zuhal Olcay ile Tiyatro Stüdyosu'nu kurdu. Tiyatro Stüdyosu`nun Aldatma (Harold Pinter), Kan Kardeşleri (Willy Russell), Derin Bir Soluk Al (Ben Elton), Çöplük (Turgay Nar), Histeri (Terry Johnson) ve Balkon (Jean Genet) oyunlarında başrolleri üstlendi. Bir tiyatro salon sahibi olmak için Odeon Sineması'nı kiralayıp inşaata başladı ancak 1996'da çıkan yangınla bütün emekler boşa gitti; yine de yılmayan Bilginer ve Olcay topluluktan ayrılarak 1999'da Moda'da yoktan var ettikleri bir salonda Oyun Atölyesi'ni kurdular. Haluk Bilginer ayrıca 2007 yılından itibaren Show Tv'de "KİM 500 BİN İSTER" adlı bilgi yarışmasını sunmaktadır. Pop müzik sanatçısı Aşkın Nur Yengi'yle 2006 yılında evlenen sanatçının bu evlilikten bir çocuğu oldu.