Ce directeur de la photographie parmi les plus doués de sa génération débute sa carrière en 1958 avec le thriller policier Edge of fury, avant de se voir confier les images de films prestigieux, dont le point d'orgue restera Butch Cassidy et le Kid en 1969 et pour lequel il sera couronné d'un Oscar. Il remporte une seconde fois la statuette en 2000 grâce à American beauty après avoir été le directeur de la photographie de Marathon Man (1976), Tequila sunrise (1988) ou encore Jennifer 8 (1992). Il collabore à nouveau avec Sam Mendes en 2001 pour créer l'atmosphère sombre et funéraire de Les Sentiers de la perdition, son dernier film.