Né le 5 mars 1936 à Hollywood (Californie), de son vrai nom Robert Stockwell. Dean Stockwell débuta à l'age de 9 ans. Il fût l'un des enafants acteurs les plus populaires des années 40, grâce notamment à son air innocent à son visage de chérubin. Dean Stockwell ne cesse de tourner jusqu'à la fin des années 50. A partir de 1960, sa carrière ralenti, et ses prestations se font plus rares.
A l'aube des années 70, sa carrière repart de plus belle : il apparaît notament dans "La dernière séance" (1971) de Peter Bogdanovich. A la télévision, il apparait dans deux épisodes de Columbo, "le grain de sable" (1972) ou il sera la victime, et dans "Eaux troubles" (1975) ou il sera un témoin. Dean stockwell jouera également dans les séries "Police story" (1973), ou "Geatests heroes of the bible" en 1978. Le début des années 80 amorce son véritable retour. On le voit notamment dans les films "Dune" de David Lynch, et "Paris texas" de Wim Wenders en 1984. Puis on el verra dans deux films de Francis Ford Coppola : "Jardins de pierre" (1987) et "Tucker" (1988) dans lequel il joue le rôle d'Howard Hugues.
En 1989, il connaît un regain de pôpularité grâce à la série fantasique "Code quantum" dans laquelle il incarne le supérieur de Scott Bakula. En 1992, il fait parti de la prestigieuse distribution de stars qui jouent dans "The player" réalisé par Robert Altman. Il continuera par la suite à se partager entre le cinéma et la télévision. Récemment on la vu dans "Air force one" (1997) aux côtés de Harrison Ford". Frère de Guy Stockwell. Il fût marié à Millie Perkins dans les années 60. Divorcé il est aujourd'hui remarié avec Joy avec qui il a eu deux enfants.