Teksas ve Oklahoma'da büyüyen Malick, 1965 yılında Harvard Üniversitesi Felsefe Bölümü'nden mezun oldu. Harvard'dan sonra Oxford Magdalen College'da Rhodes bursiyeri oldu, ancak tezini bitiremedi. Bunun yerine, Life ve The New Yorker da dahil olmak üzere çeşitli dergilerde serbest gazeteci olarak çalıştığı ve kısa bir süre Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde felsefe dersleri verdiği Amerika Birleşik Devletleri'ne döndü. Fenomenolojiye ilgi duyan Malick, Alman filozof Martin Heidegger'in “Vom Wesen des Grundes” (“Nedenlerin Özü”) adlı denemesini 1969'da yayımlanan iki dilli bir metin için çevirdi. Aynı yıl Malick, Amerikan Film Enstitüsü'nün yeni açılan İleri Film Çalışmaları Merkezi'nde (şimdiki AFI Konservatuarı) okula geri döndü ve 1971'de yüksek lisans derecesini aldı.
Malick Hollywood'da ilk kez Jack Nicholson'ın yönettiği Drive, He Said (1971) filminde kredisiz yazar olarak çalıştı. Senaryosunu da yazdığı ilk yönetmenlik denemesi Badlands'de (1973) Martin Sheen, saf bir genç kızı (Sissy Spacek tarafından canlandırılan) kendisiyle birlikte kaçmaya ikna eden ve bir dizi acımasız cinayete girişen küçük kasaba kabadayısı rolündeydi. Film (Charles Starkweather ve Caril Ann Fugate'in 1957-58 yıllarında işledikleri gerçek cinayetlerden esinlenen birkaç filmden biri) görkemli sinematografisi ve sessizce akılda kalan tonuyla övgüyle karşılandı ve dış sesin belirgin kullanımı Malick'in çalışmalarının ayırt edici özelliği haline geldi. Bir sonraki filmi, 20. yüzyılın başlarında Teksas'taki gündelik işçileri konu alan Days of Heaven (Cennet Günleri, 1978) da benzer bir görkemli görsel stile sahipti ve Malick'e Cannes film festivalinde en iyi yönetmen ödülünü kazandırarak eleştirmenlerden daha fazla beğeni topladı.
Ancak Malick'in bir sonraki filmi için halkın 20 yıl beklemesi gerekecekti. James Jones'un İkinci Dünya Savaşı'ndaki Guadalcanal Muharebesi'ni konu alan romanından uyarlanan The Thin Red Line (1998) ile Malick, savaş üzerine varoluşsal bir meditasyon sunmak için bir topluluk oyuncu kadrosuna güvendi. Malick en iyi uyarlama senaryo ve en iyi yönetmen dallarında Oscar'a aday gösterilse de ikisini de kazanamadı ve film o yıl bir başka İkinci Dünya Savaşı filmi olan Steven Spielberg'in Er Ryan'ı Kurtarmak filminin gölgesinde kaldı.
Malick'in Yeni Dünya (2005) filminin beyazperdeye yansıması için birkaç yıl daha geçmesi gerekecekti. Jamestown yerleşiminin kuruluşunu anlatan ve Christian Bale ile Colin Farrell'ın başrollerini paylaştığı film, tarihsel doğruluğuyla dikkat çekti. Malick'in bir sonraki yapımı Hayat Ağacı (2011), 1950'lerin Teksas'ında sorunlu bir ailenin merceğinden sunulan, insanoğlunun evrendeki yeri üzerine izlenimci bir denemeydi. Brad Pitt ve Sean Penn'in rol aldığı film Cannes film festivalinde Altın Palmiye kazandı ve Malick yine en iyi yönetmen dalında Oscar'a aday gösterildi. Yetmişli yaşlarına yaklaştıkça üretkenliğini artıran Malick, kısa süre sonra romantik melodram To the Wonder'ı (2012) çekti. Malick'in tamamen günümüzde geçen ilk filmi olmasına rağmen, eliptik, atmosferik tarzıyla önceki çalışmalarını yankıladı. Knight of Cups (2015), dağılmış bir film endüstrisi profesyonelinin (Christian Bale) gerçeküstü gezintilerini ve karşılaşmalarını tarot kartlarıyla adlandırılan bir dizi bölümde anlatıyordu. Malick bunu, Austin, Teksaslı iki müzisyen ile güçlü bir müzik yapımcısı arasındaki aşk üçgenini anlatan Song to Song (2017) ile takip etti. Ardından, Adolf Hitler'e sadakat yemini etmeyi reddeden vicdani retçi Avusturyalı çiftçi Franz Jägerstätter'in hayatına dayanan bir drama olan A Hidden Life (2019) için İkinci Dünya Savaşı'na geri döndü.
Malick kendi filmlerini yazıp yönetirken zaman zaman başkaları için senaryolar üzerinde çalıştı ve 1990'ların sonunda bir yapım şirketi kurdu. Ancak basına ya da kamuoyuna çok az şey söyledi ve bu da onu Hollywood'un seçkin yönetmenleri arasında bir muamma haline getirdi.