1952年， 肖恩·康纳到一部名为《南太平洋》的大型舞台剧去试镜，以一个小角色登上戏剧舞台，从此走上了演员的道路。 1954年，肖恩·康纳利首次在奇幻爱情喜剧《春日紫丁香》中客串，跨入影视圈。1957年，肖恩·康纳利被制片人阿尔文·拉考夫选作BBC电视剧集《拳王争霸战》主演而崭露头角。 1958年，由好莱坞影星拉娜·特纳推荐，肖恩·康纳利主演了剧情片《春梦留痕》，并在剧中与拉娜·特纳展开了一段恋情。1961年，英国影界计划拍有关情报员007詹姆斯·邦德的系列片，这是根据弗莱明的小说改编为电影的一个庞大计划。因为身材、性格的相似，肖恩·康纳利很快被确定为邦德的扮演者。1962年，007第一部《007之诺博士》上映，获得好评。康纳利也因此而成名，受到好莱坞的重视。 1963年，肖恩·康纳利主演了第二部邦德片《007之来自俄国的爱情》，该片是康纳利所拍的6部邦德片中他自己最喜欢的一部。 1964年，搭档霍纳尔·布莱克曼、雪莉·伊顿，主演了第三部“007”影片《007之金手指》。 1965年，肖恩·康纳利转变风格，主演了由西德尼·吕美特执导的探讨战俘营人性问题的反军事干预电影《山丘》； 12月29日，其主演的第四部“007”影片《007之霹雳弹》上映。 1967年，肖恩·康纳利搭档滨美枝，主演了第五部“007”影片《007之雷霆谷》，该片于6月12日上映，英国女王伊丽莎白二世首次参加了007电影的首映式。影片的美国票房达到了4300万美元，全球票房超过了1亿1100万。在《娱乐周刊》评选的007电影排行榜上，该片名列第二。 1971年，肖恩·康纳利在拍摄了第六部“007”电影《007之金刚钻》后，宣布不再出演间谍电影。 1974年，参演了由西德尼·吕美特执导，阿尔伯特·芬尼、劳伦·白考尔、瓦妮莎·雷德格瑞夫主演的惊悚悬疑电影《东方快车谋杀案》。 1983年，制片人杰克·施瓦茨曼成功说服康纳利，时隔12年后再度出演“007”影片——《巡弋飞弹》（又名《永不说不》，未列入007系列正式名单）。 1987年，与凯文·科斯特纳、安迪·加西亚主演了黑帮电影《铁面无私》，肖恩·康纳利因成功饰演了正直的老警官“马隆”而获得第60届奥斯卡金像奖最佳男配角奖。 1990年，在与亚历克·鲍德温、斯科特·格林主演的由汤姆·克兰西同名军事小说改编的电影《猎杀红十月号》中，肖恩·康纳利饰演了苏联潜艇指挥官，由此获得第44届英国电影和电视艺术学院奖电影奖最佳男主角；而后又在12月19日上映的惊悚剧情片《俄罗斯之家》中，饰演了和谒可亲、德高望重的老长者。 1995年，搭档劳伦斯·菲什伯恩、凯特·卡普肖、布莱尔·安德伍德，主演了惊悚剧情片《黑狱大平反》，肖恩·康纳利在片中出演坚持正义、公平的法律老教授；而在爱情冒险 电影《剑侠风流》中，肖恩·康纳利有化身英勇公正的亚瑟王。 1996年， 肖恩·康纳利与尼古拉斯·凯奇主演了惊悚动作片《勇闯夺命岛》，饰演挽救旧金山百万平民于水火的英国老特务“约翰·柏德烈·梅森上尉”。 1999年，与凯瑟琳·泽塔-琼斯主演了由乔恩·阿米尔执导的犯罪动作片《偷天陷阱》，影片上映后获得了好评，肖恩·康纳利则凭借饰演的超级窃贼而获得第12届欧洲电影奖观众奖-最佳男演员。 2000年7月，肖恩·康纳利获得英国政府颁发的骑士勋章。 2003年，肖恩·康纳利与斯图尔特·汤森德、杰森·弗莱明、皮塔·威尔逊等主演了斯蒂芬·诺林顿执导的奇幻动作片《天降奇兵》。 2005年11月11日，肖恩·康纳利获得了美国电影学院授予的终身成就奖。 2008年1月，肖恩·康纳利宣布退出影坛。 2009年，自2003年的《天降奇兵》以来未接拍任何电影的肖恩·康纳利，为动画影片《兽医比利爵士》主角“兽医比利”担任配音。同时，康纳利还是这部影片的制片人。