Enfant de la balle, Samuel Goldwyn est le fils de l'actrice Jennifer Howard et du producteur Samuel Goldwyn Jr, le petit-fils des actrices Frances Howard et Clare Earness, de l'auteur-scénariste Sidney Howard, et du producteur Samuel Goldwyn, et le frère du producteur John Goldwyn, président des Studios Paramount.

C'est comme acteur qu'il débute, dans les frissons de JASON LE MORT-VIVANT de Tom McLouglin (1986). Il traverse ensuite de nombreux films comme second rôle, aux côtés des vedettes dans des succès internationaux, comme dans des aventures plus discrètes, avec GHOST de Jerry Zucker (1990), L'AFFAIRE PÉLICAN d'Alan J. Pakula (1993), NIXON d'Oliver Stone (1995), LE COLLECTIONNEUR de Gary Fleder (1997), À L'AUBE DU 6ÈME JOUR de Roger Spottiswoode (2000), UN AMOUR INFINI de Don Roos (2000), AMERICAN RHAPSODY d'Eva Gardos (2001), LE DERNIER SAMOURAÏ d'Edward Zwick (2003), ROMANCE & CIGARETTES de John Turturro (2005) ou LA DERNIÈRE MAISON SUR LA GAUCHE de Dennis Iliadis (2009), et double TARZAN de Chris Buck & Kevin Lima (1999).

Il est aussi à l'affiche d'aventures inédites en France, telles GABY : A TRUE STORY de Luis Mandoki (1987), KUFFS de Bruce A. Evans (1992), THE LAST TATTOO de John Reid (1994), POCAHONTAS : LA LÉGENDE de Danièle J. Suissa (1995), THE LAST WORD de Tony Spiridakis (1995), RECKLESS de Norman René (1995), THE LESSER EVIL de David Mackay (1998), ABANDON de Stephen Gaghan (2002), JOSHUA de Jon Purdy (2002), THE SISTERS d'Arthur Allan Seidelman (2005), AMERICAN GUN d'Aric Avelino (2005)...

Au petit écran également, ce grand brun fait mouche dès la fin des années 80, dans des téléfilms signés Lou Antonio, Kevin Connor, Tom Mankiewicz, Robert Young ou Robert Greenwald, et dans une flopée de séries, en invité de « St. Elsewhere » (1987), « Matlock » (1987), « Rick Hunter » (1988), « La Loi de Los Angeles » (1988), « Murphy Brown » (1988), « Les Contes de la crypte » (1991), « De la terre à la lune » (1998) où il incarne Neil Armstrong, « Frasier » (2001), « The L World » (2005), « Dexter » (2006), « New York - Section criminelle » (2007-08)...

Mais, fort de son héritage familial, Tony Goldwyn n'en reste pas là. Il se lance dans la réalisation, dans la ligne romantique, avec LE CHOIX D'UNE VIE (1999) porté par Diane Lane et Viggo Mortensen, puis la fantaisie ATTRACTION ANIMALE (2001) avec Ashley Judd, Greg Kinnear et Hugh Jackman, LAST KISS (2006) avec Zach Braff, Jacinda Barrett et Casey Affleck, d'après JUSTE UN BAISER de Gabriele Muccino (2001), et CONVICTION (2010) avec Hilary Swank et Sam Rockwell.

Il signe aussi des épisodes de séries en vue, « FBI - Portés disparus » (2002), « The L World » (2004-05), « New York District » (1990), « Grey's Anatomy » (2005-06), « Kidnapped » (2006), « Six Degrees » (2006), « Dexter » (2006-07), « Private Practice » (2007), « Dirty Sexy Money » (2007), ainsi que le téléfilm « Alibi » (2007) avec Famke Janssen.