Russell est né au Canada, puis déménagea au Massachusetts avec sa famille en 1933. Il fut profondément affecté par l'attaque de Pearl Harbor, et c'est à la suite de cet évènement qu'il s'engagea dans l'armée. Alors qu'il était instructeur pour l'armée pour la U.S. 13th Airborne Division en 1944, une fusée défectueuse amorça un explosif qu'il utilisait pour faire un film d'entraînement. Il perdit ses deux mains, et on lui mit des crochets.
Après sa convalescence, et alors qu'il étudiait à l'Université de Boston, il joua le rôle principal d'un film de l'armée, Journal d'un Sergent, sur la réhabilitation des vétérans de guerre. Après avoir vu Russell dans ce film, le réalisateurWilliam Wyler le fit jouer dans le film Les Plus Belles Années de notre vie (en anglais : The Best Years of Our Lives) dans le rôle de Homer Parrish, un marin ayant perdu ses deux mains durant la guerre.
Ce rôle valut l'Oscar du meilleur acteur dans un second rôle à Russell en 1947. Il avait auparavant été récompensé par un Oscar d'honneur pour avoir « apporté de l'espoir et du courage aux vétérans ». Ce dernier avait été créé car le comité attribuant les récompenses désirait réellement récompenser l'acteur, et pensait qu'une victoire dans une catégorie officielle était peu probable. C'est la seule fois que deux Oscars furent attribués pour le même rôle.
Après le film, Wyler conseilla à Russell de retourner à l'université, car « il n'y a pas beaucoup de rôles pour des personnes sans mains ». Il obtient son diplôme en 1949.
Après cela, Russell n'apparut plus que dans quelques rares films.
En 1992, Russell faisant face à un besoin d'argent pour soigner sa femme, il vendit la statuette des Oscars à un collectionneur privé pour 60 500$. Par la suite l'Academy of Motion Picture Arts and Sciences demanda à tous les gagnants d'un Oscar de signer une déclaration promettant de ne pas revendre le trophée.
