Nacido en Ciudad de México en 1920, comenzó su carrera en México y cruzó rápidamente la frontera para convertirse en una de las grandes estrellas de la Metro Goldwyn Mayer en las décadas de 1940 y 1950, poseyendo su nombre inmortalizado en la Avenida de las Estrellas, a la altura del 7021 de Hollywood Boulevard.
A lo largo de casi siete décadas, Montalbán participó en más de 60 películas, aunque tal vez sus actuaciones más conocidas fueran la del personaje del Sr. Roarke en la serie de tv 'La Isla de la Fantasía' (al lado del actor francés Hervé Villechaize quien hizo el personaje de Tattoo) y el que se dice es el mejor villano en la serie de películas de la saga Star Trek: Khan Noonien Singh en el filme 'Star Trek II: La ira de Khan'.
Entre 1957 y 1959 actuó en Broadway en el musical 'Jamaica' junto con Lena Horne. Por su actuación fue nominado para el premio Tony como mejor actor en musicales.Recibió un Emmy por mejor actor secundario en la serie 'La conquista del Oeste' en 1978. Montalbán continuó trabajando, incluso en silla de ruedas en sus últimas películas debido a sus dolencias lumbares.
Murió en Los Ángeles, California, Estados Unidos a consecuencia de una complicación de cáncer linfático.