Richard Semler Barthelmess est né le 9 mai 1895 à New York. Fils de l'actrice de théâtre Caroline Harris, il baigne dès son plus jeune âge dans l'univers de la scène et de la représentation. Cette immersion précoce façonne son destin, bien que ses parents l'aient initialement encouragé à poursuivre des études académiques au Trinity College de Hartford. C’est pourtant sa rencontre avec l’actrice Alla Nazimova, une amie de sa mère, qui lui ouvre définitivement les portes du septième art alors qu'il n'est encore qu'un jeune étudiant.

Sa carrière décolle véritablement grâce à sa collaboration avec le réalisateur D.W. Griffith. Ce dernier décèle chez le jeune homme une sensibilité rare et un visage qui accroche la lumière de manière exceptionnelle pour l'époque. Son interprétation dans le chef-d’œuvre Le Lys brisé en 1919, aux côtés de Lillian Gish, l'établit comme l'une des stars les plus importantes du cinéma muet. Il y incarne un personnage d'une douceur mélancolique qui rompt avec les standards des héros masculins brutaux de l'époque.

Au début des années 1920, il confirme son statut d'idole internationale avec le film À travers l'orage. Son succès est tel qu'il fonde sa propre société de production, Inspiration Pictures, afin de garder un contrôle artistique sur ses projets. Cette initiative lui permet de produire Tol'able David en 1921, un film considéré par de nombreux historiens du cinéma comme l'un des sommets du récit visuel américain. Son jeu d'acteur, marqué par une retenue expressive, influence durablement la manière de jouer devant une caméra.

L'aura de l'acteur est si puissante qu'il fait partie des rares privilégiés présents lors de la fondation de l'Academy of Motion Picture Arts and Sciences en 1927. Lors de la toute première cérémonie des Oscars en 1929, il est nommé pour le prix du meilleur acteur pour ses performances dans The Noose et The Patent Leather Kid. Cette reconnaissance institutionnelle témoigne de son importance cruciale dans le passage du cinéma artisanal à l'industrie hollywoodienne structurée.

L'arrivée du cinéma parlant à la fin de la décennie représente un défi pour beaucoup de stars du muet. Si sa voix passe bien à l'écran, son style de jeu semble soudainement appartenir à une époque révolue face à l'émergence de nouveaux types de personnages plus cyniques ou urbains. Il parvient néanmoins à livrer des prestations remarquées dans des films comme The Dawn Patrol en 1930, montrant qu'il peut s'adapter aux exigences techniques et dramatiques du son.

Sa carrière commence à décliner doucement au cours des années 1930, bien qu'il obtienne encore des rôles de second plan mémorables. Son apparition la plus célèbre de cette période reste sans doute celle dans Seuls les anges ont des ailes de Howard Hawks en 1939. Aux côtés de Cary Grant et Jean Arthur, il incarne un pilote au passé trouble cherchant la rédemption, prouvant une fois de plus sa capacité à insuffler une profondeur psychologique à ses personnages malgré un temps de présence réduit.

Durant la Seconde Guerre mondiale, il s'éloigne des plateaux de tournage pour s'engager dans la Navy. Il sert comme officier de réserve et ne revient jamais véritablement à la comédie après la fin du conflit. Fortune faite grâce à ses investissements judicieux et à ses années de gloire, il choisit de se retirer de la vie publique pour vivre une retraite paisible loin des projecteurs de Los Angeles, préférant la tranquillité de la côte Est.

Richard Semler Barthelmess s'éteint le 17 août 1963 à Southampton, dans l'État de New York, des suites d'un cancer. Il laisse derrière lui l'image d'un acteur dont le regard mélancolique a défini une part de l'esthétique du cinéma des années 1920. Son corps repose désormais au cimetière de Ferncliff, situé à Hartsdale dans le comté de Westchester, au sein de l'État de New York, où il a été inhumé dans l'intimité de ses proches.