Kellyjevo plesno usposabljanje se je začelo pri 14 letih, ko se je vpisal v plesno šolo v Pittsburghu v Pensilvaniji. Kasneje je študiral na Univerzi v Pittsburghu in Tehnološkem inštitutu Carnegie. Po diplomi je delal kot plesalec v vodvilju in na Broadwayu. Leta 1938 je podpisal pogodbo z Metro-Goldwyn-Mayer (MGM) in debitiral v filmu v muzikalu Rosalie (1937).
Prvi večji filmski uspeh je Kelly doživela v muzikalu For Me and My Gal (1942). V tem filmu je plesal z Judy Garland in izvedel nepozabno step plesno točko z naslovom "The Trolley Song". Kellyjeva zvezdniška moč je še naraščala z izidom Singin' in the Rain (1952), ki velja za enega največjih muzikalov vseh časov. V tem filmu je Kelly izvedla več ikoničnih plesnih točk, vključno s "Singin' in the Rain", "Make 'Em Laugh" in "Good Morning".
Kelly je v petdesetih in šestdesetih letih 20. stoletja nadaljevala s snemanjem glasbenih filmov. Med njegovimi najbolj opaznimi filmi so An American in Paris (1951), The Band Wagon (1953), Brigadoon (1954) in Hello, Dolly! (1969). Poleg svoje filmske kariere je Kelly režiral in produciral tudi več televizijskih oddaj, med drugim The Gene Kelly Show (1957-1958) in Going My Way (1962-1963).
Gene Kelly je bil eden najvplivnejših plesalcev 20. stoletja. Pripomogel je k popularizaciji stepa in postal sestavni del glasbenih filmov. Bil je tudi uspešen igralec, pevec in režiser. Zapuščina Genea Kellyja še naprej navdihuje plesalce in filmske ustvarjalce po vsem svetu.