John Lithgow lahir di Rochester, New York, dari pasangan Sarah Jane (Price) dan Arthur Washington Lithgow III. Ayahnya adalah produser dan sutradara teater yang sering berpindah tempat karena pekerjaan, hingga keluarga menetap di Princeton saat John berusia 16 tahun. Ia awalnya tidak tertarik pada dunia teater, tetapi mendapatkan beasiswa ke Harvard University dan kemudian belajar di London Academy of Music and Dramatic Art.

Setelah kembali ke Amerika, kariernya di Broadway mulai bersinar, meraih penghargaan Tony dan nominasi Oscar dari perannya di film. Pada 1982, kehidupannya mengalami perubahan besar setelah masuk ke dunia film dan menjalani terapi. Ia menikah lagi dan menemukan kesuksesan di dunia akting film dan televisi, termasuk serial populer 3rd Rock from the Sun.

Selain karier di panggung dan layar, Lithgow juga dikenal sebagai aktor yang mampu menampilkan berbagai karakter berbeda. Ia adalah ayah dari Ian Lithgow, yang juga aktif di dunia seni peran. Karier dan perjalanan hidupnya menunjukkan dedikasi besar terhadap seni dan pengalaman pribadi yang penuh warna.