Farley Granger est découvert à l'âge de dix-huit ans par le producteur Samuel Goldwyn, qui l'introduit dans le cinéma grâce au film L'Étoile du Nord, du grand Lewis Milestone, en 1943, et l'année suivante, pour le même réalisateur, il joue aussi dans The Purple Heart (en) ; dans les deux films, Dana Andrews tient la vedette. Puis Granger rentre dans la marine.

Après la guerre, il obtient le premier rôle dans Les Amants de la nuit, de Nicholas Ray, 1948, film culte aujourd'hui mais un échec à sa sortie ; la même année, Alfred Hitchcock lui donne le rôle de l'étudiant Philip Charles dans le suspense La Corde, aux côtés de James Stewart et John Dall.

Ayant signé un contrat de cinq ans avec la MGM, il fait son entrée dans la production avec Enchantment (en), de Irving Reis… toujours en 1948… En 1949, le film Roseanna McCoy (en) aurait dû conforter l'acteur dans le septième art, cependant le box-office se révélera décevant.

Au cours de l'année 1950, il joue dans La Rue de la mort, d'Anthony Mann, où il retrouve sa partenaire des Amants de la nuit, tandis que la MGM cherche des rôles pour confirmer sa carrière. Our Very Own (en) de David Miller, face à Ann Blyth, ainsi que Edge of Doom (en) de Mark Robson, où il rivalise avec Dana Andrews, (les deux sortis en 1950), firent partie du projet de la MGM concernant Farley Granger… mais échouèrent également.
1951 marque cependant le zénith de sa carrière : Alfred Hitchcock, volant à sa rescousse, lui donne en effet le rôle du joueur de tennis Guy Haines, se retrouvant à la merci de L’Inconnu du Nord-Express alias le jeune premier écorché Robert Walker. Malgré les éloges qui couvrent l'œuvre, Alfred Hitchcock ne manquera pas de faire part au jeune acteur de son avis, affirmant que le film aurait pu être plus véridique avec un meilleur acteur.

Dans les années suivantes, il joue avec Shelley Winters dans Behave Yourself! (en) de George Beck (également en 1951), avec Jeanne Crain dans un sketch de Henry King en 1952, Ann Miller dans Le Joyeux Prisonnier, mais il est éclipsé par Danny Kaye auprès de Zizi Jeanmaire dans Hans Christian Andersen de Charles Vidor, un des derniers films qu'il fera pour la MGM. L'année suivante, donnant la réplique à Leslie Caron, il joue dans Histoire de trois amours réalisé par Vincente Minnelli.

n 1954, Luchino Visconti lui donne le rôle détestable et séduisant du Lieutenant Franz Mahler dans le chef-d'œuvre Senso. Face à la grande Alida Valli, il donne sa première interprétation européenne, autorisée par la MGM parce que son contrat avec le studio devait échoir en 1955 - interprétation qui sera considérée par la suite comme la meilleure de sa carrière. Pourtant le couple star avait été imposé à Visconti, qui souhaitait Ingrid Bergman et Marlon Brando (Laurence Schifano, Visconti). Cette dernière relate également que le célèbre cinéaste italien "avait tendance à confondre [Farley Granger] avec son personnage"…

L'année suivante, il joue encore dans La Fille sur la balançoire, de Richard Fleischer, au côté de Joan Collins et Ray Milland mais cette même année marque un arrêt de quinze ans dans sa carrière cinématographique : il s'éclipse du septième art, préférant le théâtre car, affirma-t-il, il se sentait plus libre sur la scène que sur un plateau de cinéma.

En 1957, il joua dans la pièce The Carefree Tree, à Broadway et détient en 1968 un rôle dans le téléfilm Laura, aux côtés de Lee Radziwill. Il travaille beaucoup pour la télévision, avec Sidney Lumet et Franklin J. Schaffner par exemple, croisant des acteurs de premiers plans, passant de l'univers de Sinclair Lewis à celui de Henry James…

À partir de 1970, il tourna plusieurs productions italiennes dont On l'appelle Trinita d'Enzo Barboni (E. B. Clucher), et en France Le Serpent d'Henri Verneuil (1973).

En 1974 l'acteur revient à la télévision américaine en guest star, de L'homme qui valait 3 milliards à Arabesque, n'apparaissant plus dans des compositions marquantes au cinéma (son dernier film sera la comédie The Next Big Thing en 2001). En 1979, il revient sur scène avec A Month in the Country et The Streets of New York, deux productions de Broadway