Nacido en New Jersey, en 1955, Liotta empezó actuando en la Universidad de Miami. Tras obtener su diploma en Bellas Artes, Liotta se trasladó a Nueva York, donde trabajó de camarero en los teatros de la Shubert Organization antes de conseguir un papel en el drama diurno de la NBC Another World (1964).

Desde su película debut, en la que interpretó a un ex convicto haciendo de las suyas en una reunión escolar en Something Wild (1986), que le valió el Premio al Mejor Actor de los galardones Boston Film Critics, y una nominación al Globo de Oro en la misma categoría, Liotta ha protagonizado Dominick and Eugene, con Tom Hulse, como Shoeless Joe Jackson, Field of Dreams, nominada al Oscar, y Corrina, Corrina, junto con Whoopi Goldberg. Su papel en la obra nominada al Oscar de Martin Scorsese Goodfellas le ascendió al nivel de estrella.

Entre los otros trabajos más importantes de Liotta podemos citar Unlawful Entry, Turbulence, Muppets from Space, Unforgettable, Operation: Dumbo Drop, No Escape y Article 99.

Ray Liotta pasó de intervenir en Hannibal a protagonizar John Q, de Nick Cassavetes, con Denzel Washington y Robert Duvall. Se le verá próximamente coprotagonizando con Johnny Depp y Penélope Cruz la película Blow, dirigida por Ted Demme. Finalizó también recientemente la comedia Breakers, el filme independiente Rumor of Angels y Forever Mine, de Paul Schrader, con Gretchen Mol y Joseph Fiennes.

Liotta también hizo el papel recientemente de Frank Sinatra en la película de televisión aclamada por la crítica The Rat Pack, dirigida por Rob Cohen. El filme de HBO le valió una nominación Emmy a la Película Destacada Rodada para Televisión.

Liotta protagonizó también recientemente Phoenix, con Anjelica Houston y Anthony LaPaglia. Entre sus otros trabajos cinematográficos recientes es digno de mención su papel protagonista en el drama Copland, junto con Sylvester Stallone, Robert DeNiro y Harvey Keitel.

Liotta reside en la actualidad en Los Angeles con su mujer, hija y cinco perros.