Svájci író apja és osztrák színésznő anyja 1938-ban, az Anschluss után költözött Bécsből Svájcba. Maximilian huszonkét évesen hagyta félbe bölcsészeti tanulmányait, hogy színész lehessen.

Bázelben, majd Münchenben játszott, első filmszerepét 1955-ben kapta, egy évvel később A flandriai lány című filmben már Hollywood is felfigyelt a magas, fiatal, jóvágású német színészre. 1958-ban az Oroszlánkölykök című filmben Montgomery Clift és Marlon Brando oldalán játszhatta el élete első náci tisztjét, amelyet az évek során még jó néhány követett. Amerikai karrierjének csúcsa az ifjú német ügyvéd szerepe volt az Ítélet Nürnbergben című, Stanley Kramer által rendezett filmsikerben, alakításáért az 1962. évi Oscar-gálán a legjobb mellékszereplőnek járó szobrocskát vehette át.

Filmes karrierje azonban nem a várt módon alakult: foglalkoztatták ugyan, de alakításaitól a kritikusok nem voltak elragadtatva, ráadásul jobbára nácik, náci szimpatizánsok, második világháborús német tisztek szerepét osztották rá (Altona foglyai, A híd túl messze van).
Jól fizetett hollywoodi filmsztárként sem akarta németországi karrierjét elhanyagolni: 1959-ben a hamburgi színházban Hamletként aratott sikert, 1978 és 1982 között a Salzburgi Ünnepi Játékok közönsége ünnepelte a Jedermann (Akárki) címszerepében.

A 60-as-70-es években producerként is dolgozott, sőt rendezéssel is próbálkozott. Ő volt Franz Kafka A kastély című regényéből készült filmadaptáció producere, miként Ödön von Horváth Mesél a bécsi erdő című drámája filmváltozatának is, utóbbit a londoni National Theatre-ban is színpadra állította. Első filmrendezése a Turgenyev novellájából készült Első szerelem volt, a kamera másik oldalán legnagyobb sikerét barátja, Friedrich Dürrenmatt A bíró és a hóhér című regényének megfilmesítésével aratta 1975-ben.

Maximilian Schell gyakran vállal szerepet televíziós sorozatokban, 1986-ban például Nagy Péter volt a BBC 1986-ban forgatott négyrészes tévéfilmjében. 1984-ben elnyerte a New York-i filmkritikusok díját a Marlene Dietrich életéről szóló dokumentumfilm rendezéséért, 1992-ben Golden Globe díjat kapott Lenin szerepéért a Sztálin életéről készült tévéfilmben.

Az utóbbi években főleg Amerikában dolgozik. A Broadwayn megrendezte az Ítélet Nürnbergben színpadi változatát, a Los Angeles-i Operában Wagner Lohengrinjét vitte színre.

2002-ben dokumentumfilmet forgatott nővéréről, Maria Schellről, a múlt század ötvenes-hatvanas éveinek legnépszerűbb német filmcsillagáról.
Magánélete csendes. Hosszú agglegényélet után 1986-ban vette feleségül Natalja Andrejcsenko orosz színésznőt, utána rendszeresen ingázott Moszkva, München és Hollywood között, családjával együtt jelenleg Ausztriában él.