Urodził się 9 kwietnia 1933 w Neuilly-sur-Seine. Zmarł 6 września 2021 w Paryżu.
Jedna z twarzy francuskiej Nowej Fali. Najbardziej znany z ról w filmach Do utraty tchu (1960), Szpicel (1962), Szalony Piotruś (1965) i Podróż rozpieszczonego dziecka (1988).
Syn paryskiego rzeźbiarza Pied-Noir Paula Belmondo (1898-1982), urodzonego w Algierii, którego rodzice pochodzili z Sycylii i Piemontu i tancerki Sarah Rainaud-Richard (1901-1997).
10 maja 1949 w Paryżu brał udział w zawodach boksu amatorskiego, gdzie w jednej rundzie znokautował René Desmaraisa. W latach 1949-1950 odniósł trzy w sezonie pucharowe zwycięstwa. W swojej bokserskiej karierze stoczył na zawodowym ringu dwie walki.
W wieku 17 lat zaczął grać na scenie. W 1954 roku studiował w szkole sztuk dramatycznych Conservatoire national supérieur d'art dramatique (CNSAD) w Paryżu. Od roku 1955 rozpoczął karierę filmową, grając drobne role, w tym w filmie krótkometrażowym „Molière” (1956) i komedii „Pieszo, konno i wozem” (À pied, à cheval et en voiture, 1957). Na planie komedii „Bądź piękna i milcz” (Sois belle et tais-toi, 1958) w roli Pierrota poznał Alaina Delona, z którym zagrał jeszcze w następnych czterech innych obrazach – „Sławne miłości” (Amours célèbres, 1961), „Czy Paryż płonie?” (Paris brûle-t-il?, 1966), „Borsalino” (1970) i „Dziewczyna dla dwóch” (Une chance sur deux, 1998).
Jednak dopiero rola Michela Poiccarda / Laszlo Kovacsa w Jeana-Luca Godarda „Do utraty tchu” (À bout de souffle, 1960) przyniosła mu sławę i stała się jedną z kluczowych postaci francuskiej Nowej Fali. Za tytułową rolę w dramacie wojennym Jean-Pierre’a Melville’a „Ksiądz Leon Morin” (Léon Morin, prêtre, 1961) był nominowany do Nagrody Brytyjskiej Akademii Filmowej jako najlepszy aktor zagraniczny. W komedii „Skórka z banana” (Peau de banane, 1963) u boku Jeana-Pierre'a Marielle wystąpił jako Michel Pollard Thibault, były mąż Jeanne Moreau. Jako Ferdinand „Piotruś” Griffon w melodramacie Jean-Luca Godarda „Szalony Piotruś” (Pierrot le Fou, 1965) zdobył nominację do Nagrody Brytyjskiej Akademii Filmowej jako najlepszy aktor zagraniczny. Za rolę ekscentrycznego policjanta Antoniego Ceruttiego (komisarza dywizji Stanislasa Borowitza), który zaczyna działać na granicy prawa, by dopaść przestępców odpowiedzialnych za zabójstwo w komedii kryminalnej Georges’a Lautnera „Glina czy łajdak” (Flic ou voyou, 1979) był nominowany do Nagrody Jupitera.
W wieku trzydziestu lat wydał autobiografię 30 lat, 25 filmów, choć grał w nich zaledwie od sześciu lat. Filmy przyniosły mu sławę i pieniądze, lecz jego pasją pozostał teatr.
W 1986 otrzymał Order Narodowy Zasługi, 1994 Order Komandora (Commandeur), w 1991 został odznaczony Orderem Narodowej Legii Honorowej.
Za kreację Sama Liona w komediodramacie Claude’a Leloucha „Podróż rozpieszczonego dziecka” (Itinéraire d'un enfant gâté, 1988) zdobył nagrodę Cezara 1989 dla najlepszego aktora. W 2011 odebrał honorową Złotą Palmę na 64. Festiwalu Filmowym w Cannes, a w 2016 został uhonorowany Złotym Lwem za całokształt twórczości na 73. Festiwalu Filmowym w Wenecji.
Był na okładkach magazynów takich jak „Life” (w listopadzie 1966), „Film” (w marcu 1974, w sierpniu 1985), „L’Officiel Hommes” (w lutym 1979), „Ekran” (w październiku 1983), „Paris Match” (w kwietniu 1993), „Gala” (w maju 2011), „GQ” (w kwietniu 2014, w kwietniu 2018) i „Esquire” (w lutym 2015, w listopadzie 2017).
4 grudnia 1953 poślubił Elodie Constantin, z którą miał trójkę dzieci: córki – Patricie (ur. 1953, zm. 1993) i Florence (ur. 1960) oraz syna Paula Alexandre (ur. 23 kwietnia 1963), który został kierowcą wyścigowym. Jednak 29 września 1966 doszło do rozwodu. Związany był z Ursulą Andress (1965-1972) i Laurą Antonelli (1972-1980). 29 grudnia 2002 ożenił się z Natty Tardivel, z którą miał córkę Stellę (ur. 13 sierpnia 2003). 5 września 2008 rozwiódł się. W latach 2008–2012 związany był z Barbarą Gandolfi.
22 sierpnia 2001 wyszedł z paryskiego szpitala, w którym spędził dwa tygodnie z powodu udaru mózgu.
Zmarł 6 września 2021 w swoim domu w Paryżu w wieku 88 lat.