Né en septembre 1938 dans la capitale italienne, Giuliano Gemma a commencé très tôt sa carrière cinématographique, d'abord en tant que cascadeur dès l'âge de 18 ans, puis en tant qu'acteur à la fin des années 1950 lorsque Dino Risi lui confie un rôle dans Venise, la lune et toi, puis avec son apparition remarquée dans Ben-Hur, face à Charlton Heston. Dès lors, Gemma a trouvé sa voix, figurant à nouveau dans un film culte en 1962, Le Guépard, dans la peau du général de Garibaldi face à Alain Delon.

C'est lorsqu'il incarne à l'écran le célèbre Ringo, personnage de westerns spaghetti, toujours dans les années 1960, que Giuliano Gemma atteint le sommet de sa gloire. En 1965, c'est dans Un pistolet pour Ringo qu'il inscrit son nom de manière indélébile dans l'histoire. Le succès donnera lieu à une véritable série, un peu dans l'esprit de Django (Sergio Corbucci) avec une douzaine de films au compteur, tous tournés par Gemma.

Connu pour son humour et son caractère sympathique, Gemma brillera dans le western italien, que ce soit au côté de Lupo (pour Le Dollar troué, Arizona Colt) ou chez Tonino Valerii avec Le Dernier Jour de la colère. Il brillera également dans divers registres, à l'instar de ses performances dans le film noir Le Bâtard (avec Rita Hayworth et Klaus Kinski), la comédie Très Honorable Correspondant, avant de signer l'un de ses plus grands rôles avec Le Désert des Tartares, face à Jacques Perrin et Philippe Noiret. Le cinéma français lui a en effet ouvert ses portes, et on a également pu apercevoir à l'acteur dans le rôle de Nicolas, dans la série des Angélique.

Acteur international aux talents variés, Gemma aura eu pour compagnons de jeu de grands noms tels que Claudia Cardinale, Kirk Douglas, Ursula Andress, Catherine Deneuve, Henry Fonda, Rita Hayworth ou encore Liv Ullman. Dans ses quinze dernières années, après avoir survécu à la fin du western italien et multiplié les seconds rôles notamment au début des années 1980 avec Dario Argento pour Ténèbres, il trouve le repos avec le petit écran, avant d'apparaître en maître d'hôtel dans To Rome With Love, le film de Woody Allen.