Seine Karriere begann Armin Mueller-Stahl 1952 am Theater am Schiffbauerdamm in Ost-Berlin. Von 1949 bis 1953 hatte er die Musikhochschule besucht und Geige und Gitarre studiert. Auch in späteren Jahren sollte ihn seine Liebe zur Musik zu Chansons – als Komponist und als Sänger – inspirieren. An der Ost-Berliner Volksbühne, in deren Ensemble er 1953 aufgenommen wurde, spielte er vor allem Klassiker. Bald folgten auch Rollen für das Fernsehen und den Film, so arbeitete er mit den besten Regisseuren der ehemaligen DDR zusammen ("Nackt unter Wölfen", "Jakob der Lügner"). Außerdem führten ihn Konzertreisen nach Helsinki, Oslo, nach Kopenhagen, Wien und Warschau, sogar nach Kairo. Er drehte für das Fernsehen der DDR und avancierte bei der DEFA zum erfolgreichen und beliebten Charakterhelden. 1963 wurde er mit dem Kunstpreis und 1972 mit dem Nationalpreis der DDR ausgezeichnet. 1975 wählte man ihn zum Fernsehkünstler des Jahres. Doch die Unzufriedenheit des Schauspielers wuchs. 1976 unterschrieb Mueller-Stahl die Petition gegen die Ausbürgerung des Sängers Wolf Biermann, was ihm ein De-facto-Arbeitsverbot einbrachte. Über diese Zeit der Untätigkeit schrieb er schließlich ein Buch: "Verordneter Sonntag" (erschienen 1981 in West-Berlin und 1990 auch als dtv-Taschenbuch herausgekommen).

1980 siedelte Mueller-Stahl mit seiner Familie – er hatte 1973 die Fachärztin Gabriele Scholz geheiratet, Sohn Christian wurde 1974 geboren – nach West-Berlin über und bezog später einen Wohnsitz in Schleswig-Holstein, ganz nah seiner geliebten Ostsee. In Westdeutschland fand er sofort Anschluß, übernahm Rollen für das Fernsehen, bis Rainer Werner Fassbinder ihm mit der Hauptrolle in "Lola" den Start für eine neue große Filmkarriere ebnete. Für diesen Streifen wurde Mueller-Stahl mit dem Bundesfilmpreis ausgezeichnet.

Nahezu pausenlos drehte er nun weiter: "Die Sehnsucht der Veronika Voss", "Der verführte Mann", "Bittere Ernte" (Auszeichnung in Montreal), "Utz" (Auszeichnung bei der Berlinale). 1989 hatte der Ostpreuße aus Tilsit zum ersten Mal in den USA gedreht: "Music Box – Die ganze Wahrheit" unter der Regie von Costa-Gavras. Es folgten Filme wie "Avalon", "Kafka", "Night on Earth", "Das Geisterhaus", "Der Kinoerzähler", "Der Unhold"; auch spielte er den Peter Helfgott in "Shine", für den er in Australien für die beste Nebenrolle ausgezeichnet und 1997 für den Oscar nominiert wurde (1996). Für sein Lebenswerk wurde er 1997 mit der Verleihung der Berlinale-Kamera geehrt. Mit dem Film "Gespräch mit dem Biest" stellte er schließlich auf der Berlinale 1996 seine erste Regiearbeit vor. Gerade stand er als Thomas Mann für eine ARD-Verfilmung vor der Kamera (Ausstrahlung Herbst 2001).

Neben seiner Filmarbeit findet er immer noch die Zeit, zu malen und auch Bücher wie "Unterwegs nach Hause" (1997) und "In Gedanken an Marie Louise" (1998) zu schreiben. Und natürlich die Musik ...