John Sidney Blyth Barrymore s-a nascut in Philadelphia in data de 15 februarie 1882. Parintii lui se numeau Maurice Barrymore si Georgie Drew Barrymore. Bunica lui era Louisa Lane Drew, cunoscuta ca si D-na Drew, o figura proieminenta si respectata a secolului 19, actrita si manager de teatru, care i-a inoculat lui John dragostea pentru actorie. Barrymore isi amintea vara anului 1896, cand si-a petrecut vara pe proprietatea din Long Island, unde alaturi de fratele sau Lionel au trait ca si Robinson Crusoe, avand un servitor negru pe nume Edward. A urmat scoala din Georgetown, dar in 1898 a fost exmatriculat fiind prins intrand intr-un bordel. In 1900 s-a intors la New York si a lucrat ca si caricaturist pentru New York Evening Journal. In 1901 a acceptat sa joace in piesa Captain Jinks of the Horse Marines, alaturi de sora lui Ethel Barrymore. A fost inceputul unei lungi cariere cinematografice, de-a lungul a patru decade, in care Barrymore a aparut in peste 40 de piese, 60 de filme si peste 100 spectacole radiofonice.
Fiind inca adolescent, a curtat-o pe actrita Evelin Nesbit intre anii 1901 si 1902. Ani la rand s-a zvonit ca Nesbit a fost insarcinata si Barrymore a aranjat avortul, sub masca unei operatii de apendicita. Cativa ani mai tarziu, un alt iubit al actritei, faimosul arhitect Stanfort White, a fost ucis de sotul Evelynei Nesbit, milionarul Harry K. Thaw. Barrymore a fost citat in procesul lui Thaw, pentru a depune marturie de infidelitatile frecvente ale Evelynei, dar atat Barrmore cat si Nesbit au negat zvonul avortului. In timpul cutremurului din 1906, Barrymore in varsta de 24 de ani, prezenta spectacolul "The Dictator". Trupa de actori se pregatea sa paraseasca San Francisco spre Australia cand a lovit cutremurul. Barrymore s-a folosit de ocazia de a evita plecarea in Australia si s-a ascuns la un bun camarad de pahar. A inventat o poveste colorata despre experienta traita in timpul cutremurului, si 20 de ani mai tarziu, avea sa dezminta aceasta poveste. In anul 1910, la 1 septembrie se casatoreste cu actrita Katherine Corri Harris, de care va divorta in 1917.
Barrymore a creat o adevarata senzatie cu filmul Justice (1916), jucand alaturi de Cathleen Nesbitt. A urmat triumful cu succesul de pe Broadway in Peter Ibbetson (1921). A mai jucat in Redemtion (1918), dupa Tolstoi si in The Jest (1919), jucand alaturi de fratele sau Lionel.
Barrymore a inceput sa joacxe in filme in jurul anului 1913, in productia An American Citizen. A jucat in mai multe filme alaturi de fratele sau Lionel si unchiul sau Sidney. Printre cele mai importante filme mute ale lui Barrymore au fost Dr. Jekyll and Mr. Hyde (1920), Sherlock Holmes (1922), Beau Brummel (1924), Captain Ahab in The Sea Beast (1926) si Don Juan (1926). Cand au aparut filmele sonore, Barrymore si-a facut debutul cu rolul lui Richard III. A mai jucat in The Man from Blankey's (1930), The Man Genius (1931), Grand Hotel (1932), Twentieth Century (1934). A jucat alaturi de actrite celebre precum Greta Garbo, Katharine Hepburn, Jean Harlow, Joan Crawford si Carole Lombard. In 5 august 1920 se casatoreste cu Blanche Marie Louise Oelrichs, de care va divorta in 1925. Au avut un singur copil, Diana Blanche Barrymore (1921-1960), care a murit la 38 de ani in urma unei supradoze de alcool si somnifere. In 24 noiembrie 1928 s-a casatorit cu Dolores Costello, actrita si model cunoscuta din Little Lord Fauntleroy (1936) si The Magnificent Ambersons (1941). Au avut doi copii: Dolores Ethel Mae Barrymore, nascuta in 1930 si John Drew Barrymore (1932-2004) - tatal actritei Drew Barrymore. John Barrymore a divortat de Dolores in 1935.
In perioada anilor '30 Barrymore a inceput sa isi piarda abilitatea de a memora scenariile, ratand filmul Hamlet in 1934. A stralucit pentru ultima data in rolul lui Mercutio in productia MGM Romeo si Julieta (1936).
In anul 1937 Barrymore a vizitat india, tara unde tatal sau s-a nascut. In ultimii ani de viata s-a casatorit pentru a patra oara cu Elaine Barrie, o casatorie ca s-a dovedit a fi un dezastru.
Barrymore a lesinat in timpul programului radiofonic la studioul lui Rudy Vallee si a murit cateva zile mai tarziu in camera sa de spital. A fost inmormantat pe 2 iunie in Lost Angeles la Cimitirul Calvaria.
Pentru contributia adusa in industria filmului, John Barrymore are o stea pe Bulevardul Hollywood Walk of Fame.