John Lithgow, 19 Ekim 1945 tarihinde New York'da Arthur Lithgow, Sarah Jane Price çiftinin oğlu olarak doğmu Lithgow'dur. O 16 yaşındayken, babası Princeton New Jersey McCarter Tiyatrosu başkanı oldu. New Jersey Princeton Lisesi'nden mezun oldu. Harvard Üniversitesi'nde burslu olarak okudu ve 1967 yılında mezun oldu. Ardından İngiltere'de Londra Müzik ve Drama Sanatları Akademisinde Fulbright bursu ile eğitimine devam etti.

John Lithgow, Amerika Birleşik Devletleri'ne döndüğünde, babasının tiyatrosunda bir yönetmen olarak çalıştı.
1996 yılında "Uzaylı Aile Aramızda" adlı komedi dizisinde Dr. Dick Solomon karakterini canlandırdı.

2011 yılında "Maymunlar Cehennemi: Başlangıç" adlı sinema filminde baş rol oyuncusu James Franco'nun babası rolünde oynadı.

2014 yılında "The Homesman" filminde Hilary Swank, Meryl Streep, Tommy Lee Jones, William Fichtner, Miranda Otto ile beraber rol aldı.

Başarılı bir gitarist de olan John Lithgow, Los Angeles, Kaliforniya'da yaşıyor.