Liotta 1954. december 18-án született Newarkban, hat hónaposan fogadták örökbe olasz felmenőkkel bíró nevelőszülei. New Jersey-ben nőtt fel, majd a a Miami Egyetemen tanult színészetet, közben pedig musicalekben játszott.
A '70-es években New York-ban dolgozott pultosként, ám elég gyorsan sikerült szerepet találnia: az 1978 és 1981 között futó Another World című NBC-sorozatban Joey Perrini szerepét játszotta. Miután kiszállt a sorozatból, megkapta első filmszerepét Los Angelesben, méghozzá a magyar származású Peter Sasdy The Lonely Lady című filmjében. Első fontosabb szerepét Jonathan Demme 1986-os Valami vadság című filmjében kapta, mely miatt először jelölték Golden Globe-ra.
Karrierje meghatározó szerepe lett Henry Hill gengszter alakítása Martin Scorsese Nagymenők című klasszikusában Robert De Niro és Joe Pesci társaságában. Henry Hill azt mesélte el, hogyan vált bandataggá szervezett bűnözők között. Arról a bandáról szólt a film, amelyik 1978-ban a New York-i John Fitzgerald Kennedy nemzetközi repülőtéren véghez vitte a híres Lufthansa-rablást és több mint ötmillió dollárnyi készpénzzel és ékszerrel távozott, melyet a német légitársaság teherraktárában tartottak. Az alkotást hat Oscarra jelölték, de egyedül Pesci vihetett haza szobrot.
A 2002-es Narc című filmben nyújtott alakításáért Independent Spirit Award-ra jelölték, 2004-ben pedig a Broadway-en debütált Stephen Belber Match című darabjában. 2005-ben Primetime Emmy-díjat nyert vendégszerepléséért a Vészhelyzetben. Ugyan inkább mozis szerepei tették ismertté, mint a Hannibál, a Betépve, az Azonosság, de legfőképpen a Nagymenők, ezek mellett sorozatokban is játszott: például az Apple TV+ Black Bird című sorozatában, és Jennifer Lopez oldalán az NBC Piszkos zsaruk című sorozatában 2016 és 2018 között.
Liotta a közelmúltban olyan filmeket forgatott, mint A maffia szentjei és a No Sudden Move (2021), valamint a független filmes Spirit Awarddal is kitüntetett Házassági történet (2019). Jelenleg is több filmen dolgozott, álmában érte a halál.
