Née à New York d'une modeste famille juive originaire de Pologne et de Roumanie, Betty Joan Perske n'a que cinq ans quand ses parents divorcent. Elle est élevée par sa mère qui la pousse à apprendre la danse et la comédie. Lauren Bacall commence des études à l'American Academy of Dramatic Arts en 1939, qu'elle ne peut continuer faute de moyens. Après un emploi d'ouvreuse, elle entame une carrière de modèle. Parallèlement, elle fait de petites apparitions sur scène à Broadway. Engagée par le magazine Harper's Bazaar en 1942 comme modèle, elle en fait la couverture en mars 1943.
Remarquée par la femme d'Howard Hawks qui encourage son mari à lui faire tourner un bout d'essai, elle est engagée pour tourner son premier film, le Port de l'angoisse en 1944, aux côtés d'Humphrey Bogart. C'est dans ce film qu'elle obtient le surnom « The Look », « le regard », en référence à une scène du film où, debout sur le pas de la porte, elle lance à Humphrey Bogart un regard resté célèbre. Son succès est immédiat, sa voix rauque si particulière et son talent d'actrice la projettent sur le devant de la scène.
Elle épouse Humphrey Bogart en 1945. Considérés comme incarnant un couple modèle à Hollywood, ils restent ensemble jusqu'à la mort de l'acteur en 1957. Ils tournent ensemble trois films après le Port de l'angoisse :
Le Grand Sommeil (The Big Sleep), les Passagers de la nuit (Dark Passage) et
Key Largo de John Huston.
À la mort de Bogart, Bacall quitte la Californie pour New York où elle se produit au théâtre à Broadway. Elle joue dans plusieurs pièces jusqu'en 1995, dont Goodbye, Charley en 1959, Cactus Flower en 1965, Applause en 1970 et Woman of the Year en 1981. Si celle-ci se ralentit, elle n'abandonne pas pour autant sa carrière cinématographique et tourne régulièrement depuis 1959 avec des réalisateurs aussi différents que Sidney Lumet (Le Crime de l'Orient-Express) en 1974, Robert Altman (Health en 1979, Prêt-à-porter en 1994), ou Lars von Trier (Dogville en 2002).
Lauren Bacall a deux enfants de son mariage avec Bogart, un fils producteur, Stephen Bogart et une fille infirmière, Leslie Bogart. Elle épouse Jason Robards en 1961 dont elle a un fils, l'acteur Sam Robards. Ils divorceront en 1969.
Lauren Bacall a écrit deux autobiographies, Lauren Bacall : By Myself en (1978) et Now en (1994).
Autre orthographe de son identité : Lauren Baccal.
Etant une légende d'Hollywood elle continue à tourner malgré ses 86 ans comme Danielle Darrieux en France, même si depuis de nombreuses années elle n'assure plus que des voxographies dans des séries ou films d'animation. Elle a reçu un Oscar d'honneur en 2009.