Attore. Fratello dell'attrice Talia Balsam, si diploma nel 1938 alla De Witt Clinton High School di New York. Dopo aver studiato drammaturgia alla New School di New York combatte, come aviatore, la seconda guerra mondiale. Selezionato, nel 1947, da Elia Kazan e Lee Strasberg per l'Actor's Studio, debutta nel cinema nel 1954 con 'Fronte del Porto', accanto a Marlon Brando. Nel 1965 vince il premio Oscar per la sua interpretazione ne 'L'incredibile Murray - L'uomo che disse no', di Fred Coe. Due anni dopo si aggiudica un premio Tony per la sua interpretazione a Broadway di 'You Know I Can't Hear You When the Water's Running'. Lavora molto anche in Italia, a partire da 'Tutti a casa', di Luigi Comencini. Negli anni Settanta è protagonista di numerose pellicole del filone 'poliziesco all'italiana', in genere nel ruolo del commissario o del giudice. In particolare si distingue in due film di Damiano Damiani: 'Confessioni di un commissario di polizia al procuratore della Repubblica' e 'L'avvenimento'. Tra gli altri suoi titoli da ricordare, 'La parola ai giurati', 'Psycho', 'Colazione da Tiffany' e 'Tutti gli uomini del Presidente'. Nel 1991 è apparso in un cameo nel ruolo del giudice nel remake di 'Cape Fear' firmato da Martin Scorsese. Balsam è stato anche la prima voce di Hal, il computer protagonista del film di Stanley Kubrick '2001: Odissea nello spazio', ma poi era stato costretto a cedere il ruolo a Douglas Rain. Muore a Roma, nella sua abitazione, per un attacco di cuore.