Yera fíu de Gerald Walter Vaughn, un llocutor y de Marcella Gaudel Frances, una actriz de teatru. Yera primu distante de l'actriz Sydney Sweeney y del actor Trent Sweeney.
El 29 de xunu de 1974 casóse cola actriz Linda Staab, dambos trabayaron xuntos na serie The Protector. La pareya adoptó a un fíu, Cassidy Vaughn en 1976 y a una fía Caitlin Vaughn en 1981.
En rematando los sos estudios d'interpretación en Los Angeles, empieza llueu a destacar en delles producciones menores y series de televisión (tales como en "El Foín", interpretando nunos de los sos capítulos a un llabrador). Hasta qu'empieza a trabayar con Roger Corman, el rei de les películes clase B, col que protagoniza la película Un cavernícola adolescente. En 1959 tien un papel destacáu nel western Un bon día pa una execución, dirixíu por Nathan Xuren y protagonizáu por Fred MacMurray. Apaeció en capítulos de destacaes series de la dómina como L'home de la frontera, Gunsmoke, El Foín, El teatru de Zane Grey o Mike Hammer.
En 1959 trabayó xunto con Paul Newman, en La ciudá frente a mi, dirixida por Vicent Sherman, onde tien un papel destacáu que-y valió una nominación a los Óscar como meyor actor de repartu. Tamién apaeció na serie Alfred Hitchcock presenta, ente otres munches.
En 1960 volvió a les grandes producciones, porque ye unu de los escoyíos por John Sturges pa ser unu de The Magnificent Seven. Nesta película interpreta a Llei, un pistoleru que perdió'l valor y que tien que lluchar pa recuperalo anque-y cueste la vida. Sigue siendo un asiduo nes series y asina fai apaiciones en capítulos de series d'ésitu como Bonanza, The Virginian o The Untouchables. La so siguiente película ye El gran show, un musical cola estrella de la Metro Goldwyn Mayer, la nadadora Esther Williams.
Nel añu 1964 ye escoyíu pa interpretar a Napoleón Solo, papel que-y dará fama mundial na serie The Man from UNCLE (The Man from U.N.C.L.E., según el so títulu orixinal n'inglés). La serie duró cuatro años, nos que Vaughn dedicóse puramente a trabayar nella.
En 1968 apaeció de nuevu nuna película importante: Bullit de Peter Yates, una gran película realizada pal llucimientu de la so estrella protagonista Steve McQueen y na que Vaughn tien un papel secundariu.
Al añu siguiente ye unu de los protagonistes de la película bélica La Ponte de Remagen (de John Guillermin), superproducción bélica que cuntaba l'intentu aliáu por apoderase de la ponte alemana. En 1970 interpretó a Casca unu de los conspiradores qu'asesina a Xuliu César na adautación de la traxedia shakesperiana que realizara Stuart Baird, que n'España se llamaría La muerte del César, pa nun confundila cola versión de Mankiewitz.
Na década de 1960 sigui trabayando en películes, compartiendo papeles con actores como David Niven o Terence Stamp, pero ensin consiguir trabayar en películes d'ésitu, nin volver consiguir la fama que llograra la década anterior.
En 1974 apaez en Colosu en llapaes, onde volvería coincidir col direutor John Guillermin, y con grandes estrelles como Steve McQueen y Paul Newman. Na segunda metá d'esta década va volver a les series, apaeciendo en capítulos de Columbo o Muyer policía.
En 1977 protagonizó la película La invasión del espaciu (d'Ed Hunt) una película de ciencia ficción de baxu presupuestu. En 1980 vuelve a la factoría Corman pa realizar una versión de Los siete samuráis nel espaciu, titulada Batalla más allá de la galaxa (anque dacuando llamada Battle Beyond the Stars).
Depués apaeció na miniserie Azules y grises y recupera el papel de Napoleón Solo pa un telefilme en 1983. En protagonizando otros telefilmes, n'unu de los cualos interpretaba al presidente Franklin Delano Roosevelt, vuelve a la gran pantalla pa ser el villanu de Superman III (de Richard Lester).
Nos siguientes años apaez en distintes series d'ésitu tales como Hotel, El autoestopista, y finalmente llogra un papel na última temporada del Equipu A, interpretando al xeneral Stockwell. En 1987, participa na película "Misión en Los Andes", xunto a Erick Estrada.[6] Film empobináu por Luis Llosa, que n'Estaos Xuníos s'estrenó col nome de "Hour of the Assassin".
Na década de 1990 apaeció en películes de poca importancia y protagoniza telefilms ensin trescendencia. Sigue siendo un asiduo de les series importantes y déxase ver en Murder, She Wrote, Walker, Texas Ranger, Diagnósticu asesinatu o Law & Order, ente otres munches. En 1998 apaeció en dellos capítulos de The Magnificent Seven interpretando al xuez Orvin Travis, no que yera un homenaxe, por ser el postreru de los siete magníficos vivu.
Nel 2006 xunir al repartu principal de la esitosa serie británica Hustle onde interpretó al estafador Albert Stroller hasta'l final de la serie'l 17 de febreru del 2012.[7]
Esi mesmu añu apaeció como convidáu en lapopular serie americana Law & Order: Special Victims Unit onde interpretó a Tate Speer nel episodiu "Clock", más tarde volvió apaecer na serie nel 2015 agora interpretando a Walter Briggs mientres l'episodiu "December Solstice".
Nel 2012 apaeció como convidáu en dellos episodios de l'aclamada serie británica Coronation Street onde interpretó al empresariu Milton Fanshaw.