Aslen Nogay'dır. Babası Türk Kurtuluş Savaşı'na katılmış Hacı Yakup Cüreklibatur'dur. Lise öğrenimini Eskişehir Atatürk Lisesi'nde gördü. Buradaki sınıf arkadaşlarından birisi de Yılmaz Büyükerşen'di. 1961 yılında İstanbul Tıp Fakültesinden mezun oldu.

Memleketi Eskişehir'de yedek subay olarak askerlik görevini tamamlarken Göksel Arsoy'un başrol oynadığı "Şafak Bekçileri" (1963) filminin çekimleri sırasında yönetmen Halit Refiğ'in dikkatini çekti.

Askerliğini bitirdikten sonra Adana ve civarında doktorluk yaptı. 1963 yılında Artist dergisinin yarışmasında birinci oldu. Bir süre iş arayan Cüneyt Arkın, 1963'te Halit Refiğ'in teklifiyle sinema oyunculuğuna başladı ve 2 yıl içinde en az 30 film çevirdi.

1964 yılında oynadığı "Gurbet Kuşları" filminin finalindeki kavga sahnesi, Arkın'ın kariyerinde bir kırılma noktası oldu. Bir süre daha duygusal-romantik jön karakterlerini canlandırdıktan sonra yine Halit Refiğ'in önerisiyle aksiyon filmlerine yöneldi.

Bu dönemde İstanbul'a gelen Medrano Sirki'nde 6 ay süreyle akrobasi eğitimi aldı. Burada öğrendiklerini "Malkoçoğlu" ve "Battalgazi" serilerinde beyaz perdeye aktararak Türk sinemasına daha önce hiç örneği olmayan bir tarz kazandırdı.

Kariyeri boyunca westernden komediye, macera filmlerinden toplumsal filmlere kadar değişik türde filmlerde yer aldı. Bilhassa"Maden" (1978) ve "Vatandaş Rıza" (1979) filmleri, Cüneyt Arkın'ın kariyerinde özel bir yeri vardır.

12 Mart döneminde 4. Altın Koza Film Festivali'nde (1972) jürinin ilk oylamasında Yılmaz Güney'i "Baba" filmindeki rolüyle en iyi erkek oyuncu seçmesine rağmen daha sonra siyasi baskılarla Yılmaz Güney'in yerine ilk oylamada "Yaralı Kurt" filmindeki performansıyla ikinci olan Cüneyt Arkın'ı en iyi erkek oyuncu seçti. Bu karara tepki gösteren Arkın, ödülü kabul etmedi.

Cüneyt Arkın sinemasına ayrı bir renk getiren, yönetmenliğini Çetin İnanç'ın yaptığı 1982 tarihli "Dünyayı Kurtaran Adam" zamanla bir kült film hâline geldi. 1980'li yıllarda "Ölüm Savaşçısı", "Kavga", "Sürgündeki Adam" ve "İki Başlı Dev" gibi aksiyon filmlerinden sonra 1990'lı yıllarda da polisiye dizilere yöneldi.