Figlio di un sarto proprietario di un'industria di confezioni, Raoul Walsh, dopo gli studi universitari e numerosi viaggi, ha fatto tutti i mestieri possibili, incluso il cowboy, e tornato a New York ha cominciato a lavorare come attore di teatro, sulla scia del fratello George, star del cinema muto. Nel 1914 è diventato assistente del regista David Wark Griffith, e ha interpretato John Wilkes Booth (l'assassino di Lincoln) nel film Nascita di una nazione (1915).
Tra i fondatori dell'Academy of Motion Picture Arts and Sciences, attore egli stesso fino al 1929, durante le riprese del film Notte di tradimento (In Old Arizona, 1929) Walsh è coinvolto in uno spaventoso incidente d'auto che gli fa perdere un occhio, mettendo fine per sempre alla sua carriera di attore. Come regista Walsh ha diretto, nel periodo del cinema muto, Tom Mix, Douglas Fairbanks (Il ladro di Bagdad, 1924, successo artistico e commerciale che fece di lui il miglior regista di Hollywood) e la coppia maschile V. McLaglen-E. Lowe, usando tra i primi il sonoro in esterni (Il grande sentiero, 1930), e affrontando da vero eclettico vari generi, dal bellico al poliziesco (I ruggenti anni Venti,1939 e Una pallottola per Roy, 1941), al melodramma (Fulminati, 1924) con stile sempre aspro, spoglio e diretto: nei suoi film non manca mai il senso ineluttabile del destino, un senso di alienazione nella vita di tutti i giorni, uno scetticismo disincantato. Tuttavia Walsh ha trovato soprattutto nel western il genere congeniale, cui riservò l'ultimo periodo della sua attività, da La storia del generale Custer (1941) a Far West (1964).
Dopo aver scritto nel 1974 un romanzo e l'autobiografia Each man in his time, Walsh è morto il 31 dicembre 1980, all'età di novantatre anni, ed è stato sepolto nel cimitero cattolico di Assumption, nella Simi Valley californiana.