Es hijo del agente teatral Robin Fox y de la actriz Angela Worthington.
Gran parte de su familia, hermanos, cuñados, e incluso sus hijos y nietos, son actores o cineastas.
Su hermano mayor (Edward Fox) es también un reconocido actor, con gran trayectoria en el cine teatro y televisión.
Durante los años 60 se ganó el reconocimiento de la crítica, y obtuvo cierta fama, ya que fue considerado como una estrella emergente.
Sus papeles en películas como The Servant (1963), Those Magnificent Men in their Flying Machines (1965), King Rat (1965), Thoroughly Modern Millie (1967), Isadora (1968) y Performance (1970) (en la que actuó junto a Mick Jagger), y su relación con la actriz Sarah Miles, le convirtieron en una personalidad mediática.