Az Atlanti-óceán partján fekvő Saint John városában született. A közeli Bridgewater nevű kisvárosban nőtt fel, kiskorában sokat betegeskedett. Már tizennégy évesen rádiósként dolgozott, de az esze ágában sem volt, hogy színész legyen. A torontói egyetem mérnökhallgatójaként lépett be az intézmény színjátszó csoportjába, és az elismerő vélemények hatására döntött úgy, hogy kipróbálja a színészi pályát. Először a londoni Királyi Drámaművészeti Akadémiára akart beiratkozni, de 193 centiméteres magassága és nem túl megnyerő arcberendezése miatt elutasították. A Londoni Zenei és Drámai Akadémia nem támasztott kifogásokat vele szemben, az intézmény elvégzése után egy skóciai repertoárszínház tagja volt, s kezdett epizódszerepeket kapni televíziós sorozatokban.
A filmvásznon 1964-ben mutatkozott be az Élőhalott kastélya című olasz horrorfilmben. Kettős szerepét – egy fiatal katonát és egy öreg boszorkányt – meggyőzően alakította, egyre több felkérést kapott. Két újabb horrorfilm után Robert Aldrich rendező 1967-ben egy retardált gyilkos szerepét bízta rá A piszkos tizenkettő című nagy sikerű háborús filmben. A beskatulyázhatatlan, a legkülönbözőbb szerepekben is meggyőző színész ezután már főszerepekhez jutott, sztár lett.
A világhírnevet Hawkeye Pierce szerepe hozta meg számára Robert Altman M.A.S.H. című filmjében, amelyben Elliott Goulddal fergeteges párost alkottak. Még tartott a vietnami háború, amikor a filmet bemutatták, így a koreai háború szkeptikus tábori sebésze kultikus figurává nőtte ki magát. 1970-ben készült el a Kelly hősei című háborús vígjáték, amelyben egy különc harckocsist játszott, partnere többek között Clint Eastwood és Telly Savalas volt. A következő évben New Yorkban nyomozó vidéki magándetektív volt Alan J. Pakula Klute című lélektani thrillerjében, a prostituáltat alakító Jane Fonda oldalán.
Sutherland ebben az időszakban aktívan politizált is, nem rejtette véka alá háborúellenes nézeteit, Jane Fonda – akihez rövid, de annál hevesebb szerelemi viszony fűzte – oldalán részt vett a vietnami háború elleni tiltakozásokon. Közben filmezett is, hálás szerepet kapott a Sáska napja (1975) című John Schlesinger-filmben, amely a látszatra csillogó Hollywood erőszakos és kiábrándító valóságába nyújt betekintést. 1976-tól Európában forgatott, eljátszotta Fellini Casanovájának címszerepét, valamint a fasiszta intéző taszító figuráját Bertolucci Huszadik század című monumentális filmeposzában. Hollywoodba visszatérve Robert Redford négy Oscar-díjas Átlagemberek című filmjében az apát alakította megrendítő hitelességgel. 1981-ben nagy sikere volt a Tű a szénakazalban című izgalmas kémfilmben, amely Ken Follett második világháborús bestselleréből készült.
