Angie Dickinson est née le 30 septembre 1931 à Kulm (Nord Dakota). Elle passe une grande partie de sa jeunesse à Burbank (Californie).

En 1954, après avoir remporté le premier prix d'un concours de beauté, elle débute au cinéma et apparaît dans une série de petits westerns. C'est Samuel Fuller qui lui offre son premier rôle de vedette dans CHINA GATE. Et John Wayne, qui l'a remarquée dans une brève apparition de I MARRIED A WOMAN, la recommande à Howard Hawks pour le principal rôle féminin de RIO BRAVO: elle sera la grande révélation du film où ses jambes interminables, assurées par la Lloyd's, lui valent l'attention des médias.

Prise sous contrat à la Warner, elle tourne assez régulièrement un grand nombre de films sans guère se préoccuper de leurs qualités intrinsèques, tout en apparaissant à la télévision. Mais elle se distingue en maîtresse de Ronald Reagan dans About Portant (1964) de Don Siegel.
De 1974 à 1978, elle a été la vedette d'une série télévisée " Sergent Anderson " (" Police Woman ").
On l'a également vue dans plusieurs films français comme Un Homme Est Mort (1972) de Jacques Deray ou L'Homme En Colère (1979) de Claude Pinoteau. Elle trouve son dernier rôle mémorable dans Pulsions (1980) de Brian DePalma, où elle incarne une femme perturbée, sauvagement assassinée à coups de rasoir...

Née Angeline Brown, elle a conservé le patronyme de son premier mari, Gene Dickinson, une star du football. Elle a épousé, en secondes noces, le compositeur Burt Bacharach en mai 1965. Mais le couple s'est séparé en 1976.