1938年，开始参加抗日救亡文艺活动 。1940年，参军并在参加新四军后成为文艺战士；同年，进入淮海军政干部学校学习 。1942年，加入中国共产党，曾任新四军文工团戏剧教员、第三野战军第三十军文工团团长等职 。1950年，在表演艺术研究所（北京电影学院前身）当了3年教员 。

1953年，担任电影局演员剧团常务副团长 。1956年，调入北京电影制片厂 。1959年，担任剧情电影《林家铺子》的助理导演。1959年，独立执导个人第一部电影《无名岛》 。1960年，担任剧情电影《红旗谱》的助理导演。

1961年，执导由于洋、高保成等共同主演的革命电影《暴风骤雨》 。1963年，执导剧情电影《早春二月》 ，该片获得第12届葡萄牙菲格拉达福兹国际电影节评委会奖 。1964年，由其执导的剧情电影《千万不要忘记》上映 。

1975年，担任剧情电影《海霞》的编剧，影片根据黎汝清的小说《海岛女民兵》改编 。1978年，与陈怀皑合作执导剧情电影《大河奔流》（上下集）。1980年，执导由李秀明、唐国强合作主演的战争电影《今夜星光灿烂》 ，他凭借该片入围第1届中国电影金鸡奖最佳导演奖。

1981年，与陈怀皑、巴鸿联合执导的剧情电影《知音》上映 。1983年，执导由管宗祥、刘昌伟等共同主演的剧情电影《包氏父子》 。1984年，由其执导的剧情电影《清水湾，淡水湾》上映，该片根据姜滇的同名小说改编 。

1988年，执导古装剧《红楼梦》 ，他凭借该剧获得第10届中国电影金鸡奖最佳导演奖 。1991年，执导由邢岷山、傅艺伟、周迅联袂主演的奇幻电影《古墓荒斋》 。1994年，执导反腐倡廉题材电影《天网》 。2000年，与杜民联合执导由沙溢、席与立共同主演的惊悚电影《聊斋-席方平》 。

2005年，获得第25届中国电影金鸡奖终身成就奖 。2007年，客串由云文耀执导的剧情电影《旋律》 。2011年，获得第2届中国电影导演协会杰出贡献奖 。

20世纪40年代，与王遐相识。1950年，两人结婚。2015年6月19日10点40分，谢铁骊因病医治无效而逝世，享年90岁 。

在同时代的电影导演中，谢铁骊是一位视野广阔、涵养丰富、手法多样的导演，他既能再现剧烈的社会变动，展示浩荡的历史重大变迁，又能逼近人物、揭示人物内心世界的深刻变化，对人情世态作准确而精致的描绘。艺术涵养的丰富，使他能通晓和适应多种文体。同时，他是现实主义者，他力求作品的人物、情节、环境乃至细节都符合生活的原来样子 。追求风格统一，不能单从风格着眼，他的基本见解是从人物性格出发，讲究按照人物性格的逻辑和客观事物发展的逻辑去组织情节 （《当代电影》评）。