Fiul comedianei Mary Cain și al actorului Walter Stacy Keach, tânărului Stacy Keach îi este familiar mediul artistic. Dornic să o ia pe urmele părinților săi, Stacy studiază arta dramatică la Universitatea Berkeley și la prestigioasa universitate Yale. Cu peste 200 de aparitii, actorul a dat dovadă de talent și carismă în fiecare film în care a jucat. În 1986 obține primul rol la cinema în filmul The Heart is a lonely hunter. Urmează în 1972 un rol în Fat City. Anul următor actorului i se propune să joace în terifiantul The Exorcist însă refuză rolul. În 1980 joacă în The Long Riders alături de fratele său James Keach. În anii 80 joacă în seriale de televiziune precum Colombo sau Magnum. Două roluri care îi vor spori de altfel notorietatea. În 2005 este ales să joace în serialul Prison Break. Se face remarcat în 2008 în rolul tulburătorului amiral Mark Turso în The Bourne Legacy.
În planul vieții private, el a fost căsătorit cu Kathryn Baker în 1964, de care a divorțat ulterior; cu Marilyn Aiken, din 1975 până în 1979, când au divorțat; cu Jill Donahue, din 1981 până în 1986, când au divorțat; cu Malgosia Tomassi, din 1986 și în prezent. Au doi copii: Shannon și Karolina. Cumnatul actriței Jane Seymour. Pentru rolurile sale din filme, la data de 31.07.2019, a fost onorat cu o stea situată pe Walk of Fame din Hollywood.
