Kellys dansetrening begynte i en alder av 14 da han meldte seg på en danseskole i Pittsburgh, Pennsylvania. Han studerte senere ved University of Pittsburgh og Carnegie Institute of Technology. Etter endt utdanning jobbet han som danser i vaudeville og på Broadway. I 1938 ble han signert av Metro-Goldwyn-Mayer (MGM) og filmdebuterte i musikalen Rosalie (1937).
Kellys første store filmsuksess kom i musikalen For Me and My Gal (1942). I denne filmen danset han med Judy Garland og fremførte et minneverdig steppdansnummer kalt «The Trolley Song». Kellys stjernekraft fortsatte å stige med utgivelsen av Singin' in the Rain (1952), som regnes som en av de største musikalene gjennom tidene. I denne filmen fremførte Kelly flere ikoniske dansenumre, inkludert «Singin' in the Rain», «Make 'Em Laugh» og «Good Morning».
Kelly fortsatte å lage musikalske filmer gjennom 1950- og 1960-tallet. Noen av hans mest bemerkelsesverdige filmer inkluderer An American in Paris (1951), The Band Wagon (1953), Brigadoon (1954) og Hello, Dolly! (1969). I tillegg til sin filmkarriere, regisserte og produserte Kelly også flere TV-serier, inkludert The Gene Kelly Show (1957-1958) og Going My Way (1962-1963).
Gene Kelly var en av de mest innflytelsesrike danserne på 1900-tallet. Han bidro til å popularisere steppdans og gjorde den til en integrert del av musikalske filmer. Han var også en dyktig skuespiller, sanger og regissør. Gene Kellys arv fortsetter å inspirere dansere og filmskapere over hele verden.