Il est le fils de l'un des pionniers de l'animation, Max Fleischer, le producteur de Popeye et de Betty Boop.

Il tente d'abord de devenir acteur, mais il est engagé comme monteur de films d'actualités pour la RKO; il réalise ensuite des courts métrages, puis des films de série B, et enfin des films à gros budget avec des grandes vedettes, passant en cours de route à la Fox et à la MGM.

Il a réalisé tous les genres de films : péplum (Barabbas), science-fiction (Soleil vert), film noir (L'Assassin sans visage, L'Énigme du Chicago Express), comédie (L'Extravagant docteur Dolittle), western (Duel dans la boue), film de guerre (Tora! Tora! Tora!)

À l'annonce de son décès, le gouverneur de l'État de Californie, Arnold Schwarzenegger, avec qui il avait tourné, lui a rendu hommage, saluant une véritable légende de Hollywood.