Cuando era niño ya se sintió atraído por la interpretación tras leer la novela Hardy Boys y comenzó a participar en obras escolares.
Su salto definitivo a la fama llegó con la serie de televisión Twin Peaks, creada por David Lynch.
MacLachlan volvió a interpretar al agente Cooper y el reparto se completó con varios intérpretes ajenos a la versión televisiva como Kiefer Sutherland, Harry Dean Stanton, David Bowie, Chris Isaak y Jürgen Prochnow.
En 1996 protagonizó The Trigger Effect, debut en la dirección del guionista David Koepp, coprotagonizada por Elisabeth Shue y Dermot Mulroney.
La película estaba dirigida con pulso y jugaba de manera convincente con su premisa argumental, centrada en las desesperadas consecuencias que provoca un apagón, y aunque mereció mejor fortuna, pasó bastante desapercibida en su momento.
También prestó su voz al personaje Donald Love en el videojuego Grand Theft Auto III y en 2002 actuó en los escenarios londinenses con la obra On an Overage Day.
En 2020 interpretó el papel del Karlock en la cinta Capone junto a Tom Hardy.