Er besuchte die Kathedralschule in Lund, wo er Mitgründer einer Theatergruppe war und erste schauspielerische Erfahrungen sammelte. In seiner Schulzeit lernte er Englisch und Deutsch , später wurde er von 1948 bis 1951 am Königlichen Dramatischen Theater ("Dramaten") in Stockholm zum Schauspieler ausgebildet. Unter der Regie von Alf Sjöberg feierte er 1949 sein Filmdebüt in Bara en Mor (Nur eine Mutter).
1955 zog von Sydow nach Malmö , wo er Ingmar Bergman kennen lernte. Durch die Verbindung mit Bergman wurde von Sydow international bekannt. Zunächst wirkten sie am Stadttheater in Malmö, später in mehreren Filmen, etwa in Das siebente Siegel (Det Sjunde inseglet, 1957).
Nachdem sich seine Arbeit bisher auf den skandinavischen Raum beschränkte, willigte er 1965 erstmals ein, in einer amerikanischen Produktion die Hauptrolle zu übernehmen. Diese war keine geringere als die des Jesus in George Stevens Die größte Geschichte aller Zeiten . Nun ließ Hollywood ihn nicht mehr los und er zog mit seiner Familie bald nach Los Angeles .
Mitte der siebziger Jahre zog es ihn nach Rom und er wirkte in zahlreichen italienischen Filproduktionen mit. Allerdings tauchte er nun auch immer wieder in Hollywoodstreifen auf.
Eine besonders bekannte Rolle war etwa der Priester im Film Der Exorzist . Außerdem spielte er in dem James-Bond -Film Sag niemals nie den Kopf (Ernst Stavro Blofeld ) der Verbrecherorganisation S.P.E.C.T.R.E. Weitere Rollen übernahm er in den Filmen Flash Gordon , Minority Report , Die drei Tage des Condor , In einer kleinen Stadt (Needful Things, 1993 mit Bonnie Bedelia ) und Conan der Barbar . Er hat auch Knut Hamsun gespielt. In mehreren Filmen spielt er zusammen mit Liv Ullmann (Schande; Die Stunde des Wolfes; Passion). Trotz der zahlreichen Actionfilme, in denen er mitspielt, bevorzugt er Dramen wie Pelle der Eroberer , für den er 1989 eine Oscar-Nominierung als bester Hauptdarsteller erhielt. Seine Stimme ist zudem durch zahlreiche Werbefilme bekannt geworden.
Filmographie (Auswahl)
1956: Das siebente Siegel (Det sjunde inseglet)
1957: Wilde Erdbeeren (Smultronstället)
1965: Die größte Geschichte aller Zeiten (The Greatest Story Ever Told)
1973: Der Exorzist (The Exorcist)
1975: Die drei Tage des Condor (Three Days of the Condor)
1976: Reise der Verdammten
1979: Flash Gordon (Flash Gordon)
1982: Conan der Barbar (Conan the Barbarian)
1983: Sag niemals nie (Never Say Never Again)
1984: Der Wüstenplanet (Dune)
1984: Samson und Delilah (Samson and Delilah)
1986: Hannah und ihre Schwestern (Hannah and her Sisters)
1987: Pelle, der Eroberer (Pelle erobreren)
1991: Der Kuß vor dem Tode (A Kiss Before Dying)
1991: Bis ans Ende der Welt
1993: Needful Things - In einer kleinen Stadt
1995: Citizen X
1995: Judge Dredd
1998: Hinter dem Horizont (What Dreams May Come)
2002: Minority Report (Minority Report)
2004: Die Nibelungen
2007: Rush Hour 3
Distant relative of Swedish speaker of parliament and ex-minister of defence, 'Björn von Sydow'