Né à Neath (Pays de Galles), Reginald Truscott-Jones, dit Ray Milland, fait ses débuts cinématographiques en Angleterre dans Picadilly (1929) d'Ewald Andreas Dupont, puis tente sa chance à Hollywood où il ne s'impose vraiment qu'avec Aller et retour (The Gilded Lily, 1935) de Wesley Ruggles.

Son charme et son élégance font merveille dans la comédie satirique, notamment sous la direction de Mitchell Leisen dans Vie facile (Easy Living, 1937), mais aussi dans le film policier avec la Clé de verre (The Glass Key, 1935) de Frank Tuttle, et Bulldog Drumond s'évade (Bulldog Drumond Escapes, 1937) de James Hogan. Il joue également dans des films d'aventures exotiques comme Hula, fille de la brousse (The Jungle Princess, 1936) de William Thiele ou Toura, déesse de la jungle (Her Jungle Love, 1938) de George Archaimbaud, ainsi que dans les westerns de John Farrow, comme Californie terre promise (California, 1946) et Terre damnée (Cooper Canyon, 1950). Le même cinéaste l'emploie aussi dans le film noir avec la Grande Horloge (The Big Clock, 1948) et le film fantastique avec Un pacte avec le diable (Alias Nick Beal, 1950).

Il travaille avec de grands réalisateurs, comme William A. Wellman dans les Hommes volants (Men with Wings, 1938) et Beau Geste (1939), Cecil B. DeMille dans les Naufrageurs des mers du Sud (Reap the Wild Wind, 1942), Billy Wilder dans Uniformes et jupons courts (The Major and The Minor, 1942) et le Poison (The Lost Week-End, 1945), Fritz Lang dans Espions sur la Tamise (Ministry of Fear, 1944), George Cukor dans Ma vie à moi (A Life of Her Own, 1950), Jacques Tourneur dans l'Enquête est close (Circle of Danger, 1951), Richard Fleischer dans la Fille sur la balançoire (The Girl in The Red Velvet Swing, 1955), Alan Dwan dans The River's Edge (1957), Roger Corman dans l'Enterré vivant (The Premature Burial, 1962) et l'Horrible Cas du docteur X (X, The Man of The X-Ray-Files, 1963), Elia Kazan dans le Dernier Nabab (The Last Tycoon, 1976) et surtout avec Alfred Hitchcock dans Le crime était presque parfait (Dial M for Murder, 1954).

Il a lui-même réalisé un western, l'Homme traqué (A Man Alone, 1955), un film d'aventures, Lisbonne (1956), un film noir, le Perceur de coffres (The Safecracker, 1957), un drame de science-fiction, Panique année zéro (Panic in Year Zero, 1962) et Hostile Witness (1970).

Ray Milland est décédé des suites d'un cancer des poumons le 10 mars 1986 à Torrance, en Californie.

Son Étoile se trouve sur Hollywood Walk of Fame au 1625 Vine Street.

1946 - Pour : LE POISON - The lost weekend - Prix d'interprétation masculine - Festival du cinéma de Cannes, France.

1946 - Pour : LE POISON - The lost weekend - Prix NYFCC - Meilleur acteur - Cercle des critiques de cinéma de New York, États-Unis.

1946 - Pour : LE POISON - The lost weekend - Prix NBR - Meilleur acteur - National Board of Review, États-Unis.

1946 - Pour : LE POISON - The lost weekend - Golden Globe - Meilleur acteur de cinéma, États-Unis.