Acteur américain, Doug McClure découvre le théâtre durant ses études à l’université. Il suit des cours de comédie à l’UCLA, puis est engagé dès 1956 au cinéma dans de petits rôles. On peut le voir dans La loi du Seigneur (Wyler, 1956) et Torpilles sous l’Atlantique (Powell, 1957).
Toutefois, c’est sur le petit écran que Doug McClure va se faire un nom en participant à de nombreuses séries populaires comme Maverick et La quatrième dimension. Il devient célèbre grâce aux séries Echec et mat (1960-1962) et Le Virginien (1962-1971) dont il tourne plus de 250 épisodes.
Cette notoriété lui permet d’obtenir quelques rôles au cinéma comme dans Les prairies de l’honneur (McLaglen, 1965), Beau Geste le baroudeur (Heyes, 1966) et L’évadé de l’enfer vert (Weis, 1967) où il apparaît en tête d’affiche. L’échec de ces tentatives le pousse à demeurer à la télévision.
Après l’arrêt du Virginien, il accepte de tourner en Angleterre Le 6ème continent (Connor, 1974) qui est un joli succès. Il enchaîne alors avec Centre Terre : 7ème continent (Connor, 1976), Le continent oublié (Connor, 1977) et Les 7 cités d’Atlantis (Connor, 1978).
En 1982, il retrouve le réalisateur Kevin Connor pour le film d’horreur La maison des spectres. Il retourne essentiellement à la télévision, même si on peut encore le voir dans Paiement cash (Frankenheimer, 1986), Maverick (Donner, 1994) et quelques séries B.
Il décède en 1995 des suites d’un cancer du poumon à l’âge de 59 ans.