Kelly je počeo plesati s 14 godina kada je upisao plesnu školu u Pittsburghu, Pennsylvania. Kasnije je studirao na Sveučilištu u Pittsburghu i Tehnološkom institutu Carnegie. Nakon diplome radio je kao plesač u vodviljima i na Broadwayu. Godine 1938. potpisao je ugovor s Metro-Goldwyn-Mayerom (MGM) i debitirao je u filmu u mjuziklu Rosalie (1937.).
Kellyjev prvi veliki filmski uspjeh postigao je u mjuziklu For Me and My Gal (1942). U ovom filmu plesao je s Judy Garland i izveo nezaboravnu step plesnu točku pod nazivom "The Trolley Song". Kellyna moć zvijezde nastavila je rasti s objavljivanjem Singin' in the Rain (1952.), koji se smatra jednim od najvećih mjuzikla svih vremena. U ovom filmu Kelly je izvela nekoliko kultnih plesnih točaka, uključujući "Singin' in the Rain", "Make 'Em Laugh" i "Good Morning".
Kelly je nastavila snimati glazbene filmove tijekom 1950-ih i 1960-ih. Neki od njegovih najznačajnijih filmova uključuju Amerikanca u Parizu (1951), The Band Wagon (1953), Brigadoon (1954) i Hello, Dolly! (1969). Osim svoje filmske karijere, Kelly je također režirao i producirao nekoliko televizijskih emisija, uključujući The Gene Kelly Show (1957-1958) i Going My Way (1962-1963).
Gene Kelly bio je jedan od najutjecajnijih plesača 20. stoljeća. Pomogao je u popularizaciji stepa i učinio ga sastavnim dijelom glazbenih filmova. Bio je i uspješan glumac, pjevač i redatelj. Ostavština Genea Kellyja nastavlja nadahnjivati plesače i filmaše diljem svijeta.